Bei der Diskussion um die langfristige Wirkung von Luftverkehrs-Emissionen auf die Atmosphäre, insbesondere in der Stratosphäre stehen die Gasturbinen als Hauptverursacher im Mittelpunkt. Durch die Modellierung der Schadstoffbildung können die Emissionseigenschaften in verschiedenen Bereichen der Betriebskennfelder der Gasturbine simuliert werden. Anhand einer Betrachtung der Turbinenbrennkammer werden im Beitrag zunächst die Aufgabe und die Anforderungen sowie die typischen Einsatzbereiche dieser dargestellt. Die verschiedenen Bildungsmechanismen der Schadstoffe sowie die Auswirkungen auf die Menschen und die Umwelt werden beschrieben. Die Einflüsse durch die Umgebungsbedingungen (Temperatur, Druck, Luftfeuchte) auf die Schadstoffbildung werden erläutert. Anschließend erfolgt eine grundlegende Betrachtung moderner Brennkammerbauweisen. Bisher entwickelte Simulationsmodelle werden aufgezeigt. Durch die Vielzahl der Triebwerkstypen hängt die Gültigkeit der Modellberechnung sehr stark von experimentellen Voruntersuchungen an Gasturbinen ab. Mit dem Einsatz eines FTIR-Spektrometers (Fourier Transform Infra-Red Spectroscopy) wurden experimentelle Schadstoffmessungen auf einem Prüfstand durchgeführt. Die physikalischen Grundlagen, die Bauteile und die Eigenschaften bzw. Einschränkungen sowie die Auswertung der Messungen und die Genauigkeit des Meßverfahrens werden aufgeführt. Anhand der Resultate werden die Bildungseigenschaften verschiedener Schadstoffe im Zusammenhang mit den Betriebsparametern diskutiert und mit den früheren Messungen verglichen. Berechnungen mit verschiedenen Emissionsmodellen wurden für einige Fluggasturbinen durchgeführt. Die errechneten Emissionen aus Fluggasturbinen mit großem Bypassverhältnis wurden mit bekannten Daten verglichen, wobei einige erhebliche Abweichungen festgestellt wurden. Die Diskussionen möglicher Varianten zur Reduzierung der Schadstoffbildung für konventionelle Gasturbinenanlagen und anderer alternativer Energieträger geben schließlich weitere Informationen über die Vor- und Nachteile der verschiedenen Alternativen und ermöglichen eine Beurteilung der Einsatztauglichkeit.
Zur Modellierung des Schadstoff-Emissionsverhaltens von Fluggasturbinen
1997
136 Seiten, Bilder, Tabellen, 163 Quellen
Theses
German
Flugzeuggasturbine , Schadstoffemission , Luftverschmutzung , Stratosphäre , Modellmethode , Brennkammer , Gasturbinenbauart , Einflussgröße , Simulationsmodell , experimentelle Untersuchung , Fourier-Spektrometrie , Prüfstand , Messergebnis , Betriebsparameter , Systemvergleich , Bypassturbine , Alternativenergie