Turbulenzeffekte in verdampfenden Sprühnebeln

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Sehr viele Prozesse in der chemischen Industrie und der Verbrennungstechnik beinhalten die Verdampfung von Tröpfchen in turbulenten Strömungen. Das vorgeschlagene Forschungsvorhaben hat die Zielsetzung, den Einfluß der Fluidturbulenz auf den Wärme- und Stofftransport von Tröpfchen zu quantifizieren und entsprechende Verdampfungsraten zu bestimmen, um daraus resultierend eine bessere Modellierung zu ermöglichen. Nachdem im ersten Antragszeitraum die Verdampfung von Einzeltropfen in einer Gitterturbulenz untersucht worden ist, soll nun im zweiten Antragszeitraum der Schwerpunkt auf die Verdampfung von Sprühnebeln unter Berücksichtigung von Schwarmeffekten, also der Wechselwirkung zwischen den Tropfen gelegt werden.Zur Charakterisierung der Tröpfchendispersion soll die PhasenDoppler Anemometrie (PDA) eingesetzt werden, welche es erlaubt, simultan Teilchengröße und -geschwindigkeit zu bestimmen. Ebenso lassen sich mit dem PDA die Tröpfchenmassenströme bestimmen. Daraus können dann die Ausbreitungs- und Verdampfungsraten ermittelt werden.Die erhaltenen experimentellen Daten sollen schließlich zur Erweiterung der im ersten Antragszeitraum entwickelten numerischen Modelle zur Beschreibung der turbulenten Tropfenverdampfung dienen.Der Schwerpunkt in der zweiten Antragsphase liegt auf der Modellierung der Wechselwirkung zwischen den Tropfen im Hinblick auf den Strömungswiderstand und den Wärme- und Stofftransport im Tropfenschwarm.Diese Modelle sollen in vorhandene Berechnungsprogramme für zweiphasige Strömungen eingebracht werden. Die erhaltenen numerischen Resultate können anhand der Messungen validiert werden. Weiterhin sind Erweiterungen der Verdampfungsmodelle auf die Berücksichtigung der Verdampfung von mehrkomponentigen Flüssigkeiten im Sprayverbund erforderlich.