T - Lehrstuhl Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe ...

übergängen, wie sie bei Verbrennungsprozessen stattfinden, benutzt man üblicherweise den
mittleren Sauterdurchmesser (SMD Sauter-Mean-Diameter): 44
N
∑
3
ND I TI
I = 1 DT32 = = SMD
N
ND
∑
I = 1
2
I TI
26
Gl. 2.6.3
Hier ist N die Gesamtzahl der Tropfen des Sprays und D TI der Durchmesser des ersten
Tropfens. Bei dem mittleren Sauterdurchmesser wird das Volumen zu Oberflächenverhältnis
des Tropfens dem des Sprays angepasst. Der mittlere Sauterdurchmesser wird auch bei
dieser Studienarbeit verwendet.
2.7 Die Tropfenverdampfung
Der Verdampfungsvorgang des
Tropfens ist von enormer Wichtigkeit
für die Verbrennung, die Energieumsetzung
und den Emissionsausstoß
der Gasturbine. Eine geringe
Verdampfungsgeschwindigkeit
führt zur Entstehung von Ruß und
von unverbrannten Kohlenwasserstoffen.
Ist die Verdampfungsgeschwindigkeit
hingegen hoch, so
führt dies zur vermehrten Wärme- Abbildung 21: Einflüsse auf die Tropfenverdampfung
freisetzung und somit zu höheren Stickoxidemissionen. Zudem bewirkt eine steigende Verdampfungsgeschwindigkeit
eine Abnahme des Tropfendurchmessers und der Tropfenmasse.
45 Der Verdampfungsvorgang wird im Wesentlichen durch Wärmeleitung, Wärmeübergang
und Wärmestrahlung der wärmeren Umgebung auf den Tropfen bestimmt. Zusätzlich
findet ein Massenaustausch der verdampfenden Randschicht des Tropfens mit der umgebenden
Luft statt. Des Weiteren hat die Verdampfungswärme des Tropfens einen Einfluss
auf den Verdampfungsvorgang. Die Abbildung 21 fasst die eben genannten Einflüsse zusammen.
Die Modellierung des Verdampfungsvorgangs gestaltet sich schwierig. Die meisten
Brennstoffe sind Gemische aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen, die keinen Siedepunkt,
44 Vgl. Wozniak Günter, 2002, S.55.
45 Vgl. Stiesch G., 2003, S.174.