Ahmedou, Cheikh Tijani Ould Chrif (2011)
Simulation von Biomasseverbrennung mit Diskrete-Elemente-Methode.
Technische Universität Darmstadt
Masterarbeit, Bibliographie

Kurzbeschreibung (Abstract)

Die Verwendung von Biomasse als CO2-neutraler, erneuerbarer Energieträger gewinnt aufgrund der endlichen Reichweite der Ressourcen an fossilen Brennstoffen, deren Importabhängigkeit und deren Auswirkungen auf die globale Erwärmung zunehmend an Bedeutung. Die thermochemische Umwandlung von Biomasse in Wirbelschichten ermöglicht eine effiziente, wirtschaftliche und nachhaltige Lösung zur weltweiten Energiebereitstellung. Für das Verständnis der komplexen Vorgänge in reaktiven Wirbelschichten und die Auslegung von Wirbelschichtreaktoren bietet die numerische Simulation eine leistungsstarke Ergänzung zu kostenintensiven Experimenten. Aufgrund der sehr hohen Partikel-Partikel bzw. Partikel-Wand-Interaktion in der dichten Mehrphasenströmung ist die numerische Simulation von Wirbelschichten mit Hilfe des Euler-Euler- oder des stochastischen Euler-Lagrange-Ansatzes mit erheblichen Einschränkungen verbunden, so dass in dieser Studie die Betrachtung sämtlicher Partikel mit der Diskrete-Elemente-Methode (DEM) zum Einsatz kommt. Im Rahmen dieses Projekts soll ein bestehendes DEM-Programmpaket verbessert und um Reaktions- und Wärmeübertragungsmodelle erweitert werden. Diese Entwicklungen werden anhand von eigens durchgeführten Experimenten an einer kalten Wirbelschicht-Versuchsanlage bzw. experimentellen Daten aus der Literatur validiert. Das DEM-Programmpaket vereinigt dann die klassische numerische Strömungsmechanik (CFD) zur Berechnung der Gasphase, die Diskrete-Elemente-Methode zur Beschreibung der Feststoffphase und kinetische Reaktionsmodelle für die Biomasseumwandlung. Aufgrund des hohen Rechenzeitbedarfs wird besonderer Wert auf eine effiziente Programmgestaltung (z.B. Parallelisierung) gelegt.

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