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Modellierung des Abbrandverhaltens von Ein- und Mehrkomponentenbrennstoffen unter Verbrennungsbedingungen in Poolfeuern = Modelling of burning behaviour of single and multi-component fuels under combustion conditions in pool fires
2020
Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2020
Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University
Genehmigende Fakultät
Fak05
Hauptberichter/Gutachter
;
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2020-01-24
Online
DOI: 10.18154/RWTH-2020-02035
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/782730/files/782730.pdf
Einrichtungen
- Lehrstuhl für Hochtemperaturtechnik und Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik (525110)
- Fachgruppe für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (520000)
Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Abbrandverhalten (frei) ; CFD (frei) ; Combustion (frei) ; Matlab (frei) ; Mehrkomponentenbrennstoff (frei) ; Modellierung (frei) ; Openfoam (frei) ; Pool fire (frei) ; Poolfeuer (frei) ; Verdunstung (frei)
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620
Kurzfassung
In dieser Arbeit wurde ein Modell entwickelt, welches das transiente Verdunstungsverhalten von Poolfeuern während des Verbrennungsprozesses wiedergeben kann. Berechnet wird dabei die Massenabbrandrate, welche die Menge an verdunstetem flüssigem Brennstoff wiedergibt. Das Verdunstungsmodell wurde weiterhin erweitert, um das Verdunstungsverhalten von Mehrkomponentenbrennstoffen wiederzugeben. Das Verdunstungsmodell liefert bei einer gekoppelten CFD-Berechnung die Einlass-Randbedingungen des verdunsteten Brennstoffs. Ein Prüfstand zur Durchführung von Messungen der Massenabbrandrate und der Temperaturen innerhalb des flüssigen Brennstoffs wurde aufgebaut. Die experimentellen Ergebnisse wurden dabei für die Validierung der berechneten Ergebnisse verwendet. Als Brennstoff für die Poolfeuer wurden n-Heptan, Ethanol, Mischungen von n-Heptan und Ethanol in verschiedenen Verhältnissen sowie Heizöl eingesetzt. Das entwickelte Verdunstungsmodell generiert realistische Massenabbrandraten, welche zur Voraussage des Verbrennungsverhaltens von Poolfeuern verwendet werden können. Das Modell wurde weiterhin erfolgreich mit dem Strömungslöser FireFOAM gekoppelt und zur Berechnung der Einlass-Randbedingungen für eine CFD-Simulation eines n-Heptan-Poolfeuers verwendet.In this work a model that reproduces the transient evaporation behaviour of pool fires during the combustion process is developed. The model calculates the mass burning rate which represents the amount of evaporated liquid fuel during a pool fire. The evaporation model is further extended to include multicomponent fuels. The evaporation model can be used to provide the inlet boundary conditions of the evaporated fuel for a coupled CFD simulation. An experimental setup for conducting measurements of the mass burning rate and the temperature inside the liquid fuel of a pool fire has been constructed. The experimental results were used for the validation of the calculated results. The fuel used for the pool fires were n-Heptane, Ethanol, mixture of n-Heptane and Ethanol in various ratios and heating oil. The developed evaporation model is capable of generating realistic mass burning rates which can be used to predict the combustion behaviour of pool fires. The model was also successfully coupled with the FireFOAM solver and was used to calculate the inlet boundary for the CFD simulation of a n heptane pool fire.
OpenAccess: 
PDF
(additional files)
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis
Format
online
Sprache
German
Externe Identnummern
HBZ: HT020372514
Interne Identnummern
RWTH-2020-02035
Datensatz-ID: 782730
Beteiligte Länder
Germany
