Kania, Thomas (2010):
Entwicklung und Integration einer Mikrobrennkammer in einen Mikroenergiewandler.
TU Darmstadt,
[Ph.D. Thesis]
Abstract
Diese Arbeit befasst sich mit der konstruktiven Entwicklung und der experimentellen Charakterisierung einer Mikrobrennkammer für einen miniaturisierten Energiewandler. Durch die fortschreitende Miniaturisierung ist die Realisierung des Verbrennungsprozesses assistiert durch einen Katalysator nötig geworden. Die Brennkammer stellt ein entscheidendes Teilsystem eines Energiewandlerkonzeptes dar, das elektrische Energie ohne den Einsatz von beweglichen Teilen generiert. Nach der Einleitung in Kapitel 1, in der die Motivation sowie der Stand der Technik dargelegt werden, behandelt Kapitel 2 das Grundkonzept des Mikroenergiewandlers. Kapitel 3 und 4 beschäftigen sich mit Grundlagen sowie mit dem theoretischen Hintergrund der eingesetzten Temperaturmesstechniken. Kapitel 5 und 6 befassen sich mit dem experimentellen Messaufbau sowie mit der Diskussion der Ergebnisse. Hierbei ist zu erwähnen, dass sich die experimentellen Untersuchungen in drei Teile gliedern: in die Voruntersuchung, die Hauptuntersuchung sowie in die laserspektroskopische Untersuchung. In der Voruntersuchungsphase werden die Geometrie und die Betriebsparameter abgesteckt. Die Hauptuntersuchungsphase befasst sich mit dem integrierten Gesamtkonzept des Energiewandlers. Während der laserspektroskopischen Untersuchung werden Temperaturprofile im Innern der Mikrobrennkammer zur besseren Charakterisierung mittels thermographischer Phosphore gemessen. Kapitel 7 zeigt zusätzlich zu den experimentellen Ergebnissen Berechnungen einer numerischen Simulation der Mikrobrennkammer, die deren thermodynamisches Verhalten abbildet. Weiter wird hier eine theoretische Parameterstudie bei einer reinen katalytischen Umsetzung mittels des Programmpakets DETCHEM vorgestellt. Das vorletzte Kapitel 8 befasst sich zusätzlich mit einer geeigneten Luftförderung für den Verbrennungsprozess. Das vorgestellte Konzept basiert auf einer durch eine Koronaentladung ioneninduzierten Strömung, die auf bewegliche Teile verzichtet. Das letzte Kapitel 9 fasst die Ergebnisse der Untersuchungen kurz zusammen und gibt einen Ausblick auf mögliche weitere Vorhaben.
| Item Type: | Ph.D. Thesis | ||||
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| Erschienen: | 2010 | ||||
| Creators: | Kania, Thomas | ||||
| Title: | Entwicklung und Integration einer Mikrobrennkammer in einen Mikroenergiewandler | ||||
| Language: | German | ||||
| Abstract: | Diese Arbeit befasst sich mit der konstruktiven Entwicklung und der experimentellen Charakterisierung einer Mikrobrennkammer für einen miniaturisierten Energiewandler. Durch die fortschreitende Miniaturisierung ist die Realisierung des Verbrennungsprozesses assistiert durch einen Katalysator nötig geworden. Die Brennkammer stellt ein entscheidendes Teilsystem eines Energiewandlerkonzeptes dar, das elektrische Energie ohne den Einsatz von beweglichen Teilen generiert. Nach der Einleitung in Kapitel 1, in der die Motivation sowie der Stand der Technik dargelegt werden, behandelt Kapitel 2 das Grundkonzept des Mikroenergiewandlers. Kapitel 3 und 4 beschäftigen sich mit Grundlagen sowie mit dem theoretischen Hintergrund der eingesetzten Temperaturmesstechniken. Kapitel 5 und 6 befassen sich mit dem experimentellen Messaufbau sowie mit der Diskussion der Ergebnisse. Hierbei ist zu erwähnen, dass sich die experimentellen Untersuchungen in drei Teile gliedern: in die Voruntersuchung, die Hauptuntersuchung sowie in die laserspektroskopische Untersuchung. In der Voruntersuchungsphase werden die Geometrie und die Betriebsparameter abgesteckt. Die Hauptuntersuchungsphase befasst sich mit dem integrierten Gesamtkonzept des Energiewandlers. Während der laserspektroskopischen Untersuchung werden Temperaturprofile im Innern der Mikrobrennkammer zur besseren Charakterisierung mittels thermographischer Phosphore gemessen. Kapitel 7 zeigt zusätzlich zu den experimentellen Ergebnissen Berechnungen einer numerischen Simulation der Mikrobrennkammer, die deren thermodynamisches Verhalten abbildet. Weiter wird hier eine theoretische Parameterstudie bei einer reinen katalytischen Umsetzung mittels des Programmpakets DETCHEM vorgestellt. Das vorletzte Kapitel 8 befasst sich zusätzlich mit einer geeigneten Luftförderung für den Verbrennungsprozess. Das vorgestellte Konzept basiert auf einer durch eine Koronaentladung ioneninduzierten Strömung, die auf bewegliche Teile verzichtet. Das letzte Kapitel 9 fasst die Ergebnisse der Untersuchungen kurz zusammen und gibt einen Ausblick auf mögliche weitere Vorhaben. |
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| Uncontrolled Keywords: | Mikroverbrennung, Mikroenergiewandlung, Katalytische Verbrennung, Ioneninduzierte Strömung, Thermoelektrischer Energiewandler, ohne bewegliche Teile, Energie, Verbrennung, Phosphorthermometrie, Mikrobrennkammer, Energiewandlung, Brennkammer | ||||
| Divisions: | 16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Reactive Flows and Diagnostics (RSM) 16 Department of Mechanical Engineering UNSPECIFIED Zentrale Einrichtungen |
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| Date Deposited: | 05 Jun 2010 12:51 | ||||
| Official URL: | urn:nbn:de:tuda-tuprints-21666 | ||||
| License: | Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0 | ||||
| Referees: | Dreizler, Prof. Dr. Andreas and Stephan, Prof. Dr.- Peter Stephan | ||||
| Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: | 20 April 2010 | ||||
| Alternative Abstract: |
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