Experimentelle Untersuchung der Kraftstoffaufbereitung in einer verdrallten Luftströmung unter realistischen Drücken und Vorwärmtemperaturen ohne Reaktion in einem Einzelsektor-Brennkammermodell mit punktuellem Kraftstoffeintrag

Abstract

In diesem Beitrag werden anhand von zwei Betriebspunkte Ergebnisse aus experimentellen Untersuchungen für die nicht-reagierende Zweiphasenströmung bei Brennkammerdrücken von 4 und 12 bar mit Luftvorwärmtemperaturen von 440 und 740 K und Kraftstoffvorwärmtemperaturen von 358 und 467 K vorgestellt. Als Kraftstoff kam Kerosin Jet A-1 zum Einsatz. Für die hierfür speziell entwickelte Modellbrennkammer wurde ein Modell-Magerbrenner ohne Pilot-Modul mit einer punktuellen dezentralen Kraftstoffquelle im Main-Modul gefertigt und verwendet. Diese Kraftstoffquelle entspricht einem in 90° quer zur Luftströmung eingedüsten Flüssigkeitsstrahl (LJICF). Die Geschwindigkeit der Luftströmung wurde durch LDA gemessen. Für die simultane Messung von Tropfengrößen und -geschwindigkeiten kam PDA zum Einsatz. SMD-Verteilungen und Radialverläufe der tropfengrößenabhängigen Geschwindigkeiten werden für verschiedene axiale Abstände innerhalb der Modellbrennkammer gezeigt und in Hinblick auf die Sprayausbreitung und das Folgeverhalten zur Luftströmung diskutiert. Durch die Bestimmung von Stokeszahlen werden die Erkenntnisse zur Tropfendispersion belegt. Die Tropfendurchmesser und damit das Folgeverhalten unterscheiden sich stark von den Betriebsbedingungen und sind mit Größen zwischen 8 < SMD [µm] < 20 entsprechend klein. Tropfenhistogramme und die Angabe von Rosin-Rammler-Parameter komplettieren den Datensatz für den Einsatz der Validierung von Verbrennungs-Codes für Flüssigkraftstoffe.