Im Zuge verschärfter Emissionsvorschriften für Dieselfahrzeuge hat die selektive katalytische Reaktion (SCR) massiv an Bedeutung gewonnen. Bei dieser Technologie zur Abgasreinigung werden in Gegenwart des Reduktionsmittels Harnstoff (der in einer Wasser-Harnstoff- Lösung unter dem Handelsnamen AdBlue industriell eingeführt ist) Stickoxide in unschädlichen Stickstoff und Wasserdampf umgesetzt. Die benötigte AdBlue-Flüssigkeit wird dabei in separaten Tanks zwischen 20 bis 120 Litern Füllmenge mitgeführt. Aufgrund des thermischen Erstarrungsverhaltens dieser Flüssigkeit bei rund -11 deg C werden für diese Tanksysteme im Wintereinsatz allerdings Heizsysteme benötigt, die in kurzer Zeit eine ausreichende Menge AdBlue aufschmelzen müssen, wobei insbesondere im PKW-Bereich noch die Forderung nach einer Minimierung der benötigten Heizleistung hinzukommt. Weiterhin kann die Eisbildung innerhalb des AdBlue-Tanks nach dem Fahrzeugbetrieb zu ernsten mechanischen Eisdruckproblemen führen. Um daher konstruktiv Systeme und Heizkonzepte für AdBlue-Tanks auszulegen, sind numerische thermische Simulationen ein wertvolles Hilfsmittel im Entwicklungsprozess. Im vorliegenden Beitrag wird ein geschlossenes Simulationsverfahren vorgestellt, mit dem unter Berücksichtigung von Konvektions- und Phasenumwandlungsphänomenen unterschiedliche Heizkonzepte in beliebigen Tankgeometrien analysiert und optimiert werden können. Anhand von Fallstudien wird die Genauigkeit des numerischen Verfahrens untersucht und speziell das implementierte Phasenumwandlungsmodell bewertet. Auf die Modellierung dieser komplexen fluiddynamischen Prozesse unter Berücksichtigung der speziellen AdBlue- Eigenschaften wird detailliert eingegangen. Repräsentative Beispiele aus der industriellen Serienentwicklung werden zur Illustration der Leistungsfähigkeit des numerischen Verfahrens ebenfalls vorgestellt.
Heizkonzepte für AdBlue-Tanks: Problematik und Simulation
AdBlue tank heating concepts: Issues and simulation
2006
12 Seiten, 6 Bilder, 2 Tabellen, 8 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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