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Gasturbinenbrennkammer

Einsatzgebiete

  • Optische Messung der Auswirkung von Defekten auf die Flamme sowie Temperaturverteilung im Abgas
  • Validierung von numerischen Berechnungsmodellen

Eingesetzte Messtechnik

  • PIV
  • BOS

Kenndaten

  • Maximale thermische Leistung:
  • Luftmassenstrom:
  • Maximaler Betriebsdruck:
  • Luftzahl:
  • Variable Dralleinstellung durch Drallerzeuger
  1. 450 kW
  2. 0,06 – 0,25 kg/s
  3. 1 bar (ü)
  4. 1,5 - 2,5
  5. 0° - 45°

Beschreibung

Der Brennerprüfstand wird zusammen mit dem Institut für Technische Verbrennung (ITV) betrieben und für wissenschaftliche Untersuchungen von verbrennungstypischen Phänomenen sowie der Auflösbarkeit kleinskaliger Ungleichmäßigkeiten im (räumlichen) Temperaturprofil verwendet. Die Ungleichmäßigkeiten resultieren dabei aus bewusst eingebrachten Störungen, wie sie z.B. bei Defekten in Brennkammern von kommerziellen stationären Gasturbinen und Triebwerken entstehen. Der Brenner besteht aus einer Pilotflamme (Diffusionsflamme) sowie Hauptflamme (Vormischflamme).

Ein Rootsgebläse versorgt den Prüfstand mit Verbrennungsluft die durch einen variablen Drallerzeuger in Rotation versetzt wird und sich mit dem Gas der Hauptflamme vermischt. Das Gasgemisch wird dann an der Pilotflamme entzündet. Das mit Luft gekühlte Flammrohr des Versuchstands ist modular aus 4 Segmenten aufgebaut. Jedes der Segmente hat eine Vielzahl von unterschiedlich großen Zugängen. Im ersten Segment können durch fünf optische Zugänge mit einem Durchmesser von 90 mm (siehe Abbildung 3) optische Untersuchungen mit der Particel Image Velocimetry (PIV) direkt an der Flamme durchgeführt werden. Eine weitere Besonderheit des Prüfstands ist ein Segment mit einem integrierten Quarzglasrohr (siehe Abbildung 1). Dieses ermöglicht tomographische Messungen mit der Hintergrundschlierenmethode (engl. BOS) durchzuführen.

Die maximale Innenwandtemperatur in den übrigen Segmenten, die aus Alloy 800 gefertigt sind, beträgt 800°C. Zur Erhöhung der Innenwandtemperatur können Formteile aus Al2O3 eingesetzt werden. Damit kann die Innenwandtemperatur auf bis zu 1.250°C erhöht werden.

Ansprechpartner 

Dipl.-Ing. Ulrich Hartmann