Verbrennung

Inhaltsverzeichnis

Grundlegende Begriffe und Phänomene.- 1.1 Einleitung.- 1.2 Einige grundlegende Begriffe.- 1.3 Grundlegende Flammentypen.- 1.4 Übungsaufgaben.- Experimentelle Untersuchungen von Flammen.- 2.1 Geschwindigkeitsmessungen.- 2.2 Dichtemessungen.- 2.3 Konzentrationsmessungen.- 2.4 Temperaturmessungen.- 2.5 Druckmessungen.- 2.6 Messung von Partikelgrößen.- 2.7 Simultane Anwendung verschiedener Laser-Diagnostiken.- 2.8 Übungsaufgaben.- Mathematische Beschreibung laminarer flacher Vormischflammen.- 3.1 Erhaltungsgleichungen für laminare flache Vormischflammen.- 3.2 Wärme- und Stofftran sport.- 3.3 Die Beschreibung einer laminaren flachen Vormischflammenfront.- 3.4 Übungsaufgaben.- Thermodynamik von Verbrennungsvorgängen.- 4.1 Der Erste Hauptsatz der Thermodynamik.- 4.2 Standard-Bildungsenthalpien.- 4.3 Wärmekapazitäten.- 4.4 Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik.- 4.5 Der Dritte Hauptsatz der Thermodynamik.- 4.6 Gleichgewichtskriterien und Thermodynamische Funktionen.- 4.7 Gleichgewicht in Gasmischungen; Chemisches Potential.- 4.8 Bestimmung von Gleichgewichtszusammensetzungen in der Gasphase.- 4.9 Bestimmung adiabatischer Flammentemperaturen.- 4.10 Tabellierung thermodynamischer Daten.- 4.11 Übungsaufgaben.- Transportprozesse.- 5.1 Einfache physikalische Deutung der Transportprozesse.- 5.2 Wärmeleitung.- 5.3 Viskosität.- 5.4 Diffusion.- 5.5 Thermodiffusion, Dufour-Effekt und Druckdiffusion.- 5.6 Vergleich mit dem Experiment.- 5.7 Übungsaufgaben.- Chemische Reaktionskinetik.- 6.1 Zeitgesetz und Reaktionsordnung.- 6.2 Zusammenhang von Vorwärts-und Rückwärtsreaktion.- 6.3 Elementarreaktionen, Reaktionsmolekularität.- 6.4 Experimentelle Untersuchung von Elementarreaktionen.- 6.5 Temperaturabhängigkeit von Geschwindigkeitskoeffizienten.- 6.6 Druckabhängigkeit von Geschwindigkeitskoeffizienten.- 6.7 Oberflächenreaktionen.- 6.8 Übungsaufgaben.- Reaktionsmechanismen.- 7.1 Eigenschaften von Reaktionsmechanismen.- 7.1.1 Quasistationarität.- 7.1.2 Partielle Gleichgewichte.- 7.2 Analyse von Reaktionsmechanismen.- 7.2.1 Empfindlichkeitsanalyse.- 7.2.2 Reaktionsflussanalysen.- 7.2.3 Eigenwertanalysen von chemischen Reaktionssystemen.- 7.3 Steifheit von gewöhnlichen Differentialgleichungssystemen.- 7.4 Vereinfachung von Reaktionsmechanismen.- 7.5 Radikalkettenreaktionen.- 7.6 Übungsaufgaben.- Laminare Vormischflammen.- 8.1 Vereinfachte thermische Theorie der Flammenfortpflanzung von Zeldovich.- 8.2 Numerische Lösung der Erhaltungsgleichungen.- 8.2.1 Ortsdiskretisierung.- 8.2.2 Anfangs-und Randwerte, Stationarität.- 8.2.3 Explizite Lösungsverfahren.- 8.2.4 Implizite Lösungsverfahren.- 8.2.5 Semi-implizite Lösung von partiellen Differentialgleichungen.- 8.2.6 Implizite Lösung von partiellen Differentialgleichungen.- 8.3 Flammenstrukturen.- 8.4 Flammengeschwindigkeit.- 8.5 Empfindlichkeitsanalyse.- 8.6 Übungsaufgaben.- Laminare nicht-vorgemischte Flammen.- 9.1 Nicht-vorgemischte Gegenstromflammen.- 9.2 Nicht-vorgemischte Strahlflammen.- 9.3 Nicht-vorgemischte Flammen mit schneller Chemie.- 9.4 Übungsaufgaben.- Zündprozesse.- 10.1 Vereinfachte thermische Theorie der Explosion von Semenov.- 10.2 Thermische Theorie der Explosion von Frank-Kamenetskii.- 10.3 Selbstzündungsvorgänge: Zündgrenzen.- 10.4 Selbstzündungsvorgänge: Induktionszeit.- 10.5 Fremdzündung, Mindestzündenergie.- 10.6 FunkenzUndung.- 10.7 Detonationen.- 10.8 Übungsaufgaben.- Die Navier-Stokes-Gleichungen für dreidimensionale reaktive Strömungen.- 11.1 Die Erhaltungsgleichungen.- 11.1.1 Erhaltung der Gesamtmasse.- 11.1.2 Erhaltung der Speziesmassen.- 11.1.3 Erhaltung des Impulses.- 11.1.4 Erhaltung der Energie.- 11.2 Die empirischen Gesetze.- 11.2.1 Das Newtonsche Schubspannungsgesetz.- 11.2.2 Das Fouriersche Wärmeleitfähigkeitsgesetz.- 11.2.3 Ficksches Gesetz und Thermodiffusion.- 11.2.4 Ermittlung von Transportkoeffizienten aus molekularen Eigenschaften.- 11.3 Einige Definitionen und Gesetze aus der Vektor- und Tensorrechnung..- 11.4 Übungsaufgaben.- Turbulente reaktive Strömungen.- 12.1 Einige Grunderscheinungen.- 12.2 Direkte Numerische Simulationen.- 12.3 Turbulenzmodellierung: Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen (PDF)...- 12.4 Turbulenzmodellierung: Zeit-und Favre-Mittelung.- 12.5 Gemittelte Erhaltungsgleichungen.- 12.6 Turbulenzmodelle.- 12.7 Mittlere Reaktionsgeschwindigkeiten.- 12.8 "Eddy-Break-U"-Modelle.- 12.9 "Large-Eddy"-Simulation (LES).- 12.10 Turbulente Skalen.- 12.11 Übungsaufgaben.- Turbulente nicht-vorgemischte Flammen.- 13.1 Nicht-vorgemischte Flammen mit Gleichgewichts-Chemie.- 13.2 Nicht-vorgemischte Flammen mit endlich schneller Chemie.- 13.3 Flammenlöschung.- 13.4 PDF-Simulationen turbulenter nicht-vorgemischter Flammen.- 13.5 Übungsaufgaben.- Turbulente Vormischflammen.- 14.1 Charakterisierung turbulenter vorgemischter Flammen.- 14.2 "Flamele"-Behandlung.- 14.3 Turbulente Flammengeschwindigkeit.- 14.4 Flammenlöschung.- 14.5 Weitere Modelle turbulenter vorgemischter Verbrennung.- 14.6 Übungsaufgaben.- Verbrennung flüssiger und fester Brennstoffe.- 15.1 Tröpfchen- und Spray-Verbrennung.- 15.1.1 Verbrennung von Einzeltröpfchen.- 15.1.2 Verbrennung eines Sprays.- 15.2 Kohleverbrennung.- Motorklopfen.- 16.1 Grundlegende Phänomene.- 16.2 Hochtemperatur-Oxidation.- 16.3 Niedertemperatur-Oxidation.- 16.4 Klopfschäden.- 16.5 Übungsaufgaben.- Stickoxid-Bildung.- 17.1 Thermisches NO (Zeldovich-NO).- 17.2 Promptes NO (Fenimore-NO).- 17.3 Über Distickstoffoxid erzeugtes NO.- 17.4 Konversion von Brennstoff-Stickstoff in NO.- 17.5 NO-Reduktion durch primäre Maßnahmen: Stufung, Magerverbrennung.- 17.6 Primäre Maßnahmen: Katalytische Verbrennung.- 17.7 NO-Reduktion durch sekundäre Maßnahmen: Stationäre Anlagen.- 17.8 NO-Reduktion durch sekundäre Maßnahmen: Motoren.- Bildung von Kohlenwasserstoffen und Ruß.- 18.1 Unverbrannte Kohlenwasserstoffe.- 18.1.1 Flammenlöschung durch Streckung.- 18.1.2 Flammenlöschung an der Wand und in Spalten.- 18.2 Bildung von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK).- 18.3 Phänomenologie der Rußbildung.- 18.4 Modellierung und Simulation der Rußbildung.- 19 Literaturverzeichnis.- 20 Index.