Im Rahmen dieser Dissertation wird ein Simulationsmodell entwickelt, welches die detaillierte Untersuchung von Kondensationsphänomenen bei der Kohlestaubverbrennung ermöglicht. Es werden homogene und heterogene Kondensationsmodelle sowie Kollisionsmechanismen numerisch abgebildet und anhand experimenteller Daten bewertet. Experimentelle Versuche wurden in einem Flugstromreaktor mit einer ausgewählten Steinkohle und variierender Stöchiometrie durchgeführt. Die Quantifizierung des Feinstaubs während der Versuche wurde mit einem ELPI durchgeführt, dessen Probeplättchen im Anschluss an die Messungen in einem Rasterelektronenmikroskop untersucht worden sind. Dabei konnten Artefakte durch auskondensierende Schwefelsäure beim Unterschreiten des Säuretaupunktes festgestellt werden, welche für die Auswertung von ELPI-Messreihen zu berücksichtigen sind. Die korrigierten Messdaten standen für die Validierung eines Simulationsmodells zur Verfügung. Parallel wurde das Simulationsmodell KondenSim entwickelt, was es ermöglicht die Feinstaubentstehung anhand von CFD-Partikeltrajektorien zu simulieren. Durch diese Kopplung mit CFD-Simulationen ist es möglich das Simulationsmodell auch auf Problemstellungen anzuwenden, die über den Anwendungsbereich Kohlestaubfeuerung hinaus gehen. Das Modell erlaubt desweiteren Aussagen über die Zusammensetzung einzelner Größenklassen, da es alle wichtigen Aschebestandteile berücksichtigt. Durch eine Parametervariation mit dem Simulationsmodell konnten bestimmte Freiheitsgrade, die sich beispielsweise aus der Modellwahl ergeben, eingegrenzt werden. Es konnte gezeigt werden, dass Kollisionsmechanismen lediglich im Submikrometerbereich berücksichtigt werden müssen und dass die Freisetzung diffusionslimitiert und proportional zum Ausbrand erfolgt. Außerdem zeigt das klassische Kondensationsmodell die beste Übereinstimmung mit Experimenten. Darüber hinaus wurde ein mathematisches Optimierungsverfahren angewendet, um die Freisetzung der Asche genauer zu untersuchen. Mit diesem Ansatz konnten detaillierte Simulationen zur Freisetzung durchgeführt werden und eine diffusionslimitierte Freisetzung bestätigt werden.     «

Im Rahmen dieser Dissertation wird ein Simulationsmodell entwickelt, welches die detaillierte Untersuchung von Kondensationsphänomenen bei der Kohlestaubverbrennung ermöglicht. Es werden homogene und heterogene Kondensationsmodelle sowie Kollisionsmechanismen numerisch abgebildet und anhand experimenteller Daten bewertet. Experimentelle Versuche wurden in einem Flugstromreaktor mit einer ausgewählten Steinkohle und variierender Stöchiometrie durchgeführt. Die Quantifizierung des Feinstaubs...     »

In the frame of this dissertation a simulation model has been developed. It allows the detailled investigation of condensation phenomena in coal combustion. Homogeneous and heterogeneous condensation as well as collision are implemented and compared against experimental data. Experiments with an entrained flow reactor and a selected bituminous coal have been carried out for validation purposes. The stoichiomentry has been varied. An ELPI has been used to quantify and to monitor the fine dust evolution. Additionally, the sampling plates from the ELPI were analysed in a scanning electron microsope. Based on these results artefacts which are caused by condensation of sulfuric acid could be identified in the measurements. For a proper evaluation of the ELPI data these artefacts have to be considered. The corrected values have been used for the validation. In parallel to the measurements the simulation model KondenSim which allows the fine dust simulation has been developed. It uses particle tracks from CFD-simulations. With this independent coupling to CFD the field of application can be easily extended beyond coal combustion. Moreover, the composition of various particle fractions can be obtained from the model, since the main ash species are considered. By means of a parameter study with the simulation model the number of degrees of freedom could be reduced. It could be shown, that collision is only important in the submicrometer range and that the release mechanism is diffusion limited as well as proportional to the char burnout. Moreover, the classical homogeneous condensation model shows the best agreement with experiments. Furthermore, a mathematical optimization algorithm has been applied to investigate the release mechanism more thoroughly. This apporach supports the diffusion limited release.     «

In the frame of this dissertation a simulation model has been developed. It allows the detailled investigation of condensation phenomena in coal combustion. Homogeneous and heterogeneous condensation as well as collision are implemented and compared against experimental data. Experiments with an entrained flow reactor and a selected bituminous coal have been carried out for validation purposes. The stoichiomentry has been varied. An ELPI has been used to quantify and to monitor the fine du...     »