Verkokung flüssiger Brennstoffe

Neues Verfahren soll Ursachen analysieren und vermeiden

10.11.2015 - Deutschland

In Heizgeräten, Dieselmotoren und anderen technischen Systemen, die mit flüssigen Brenn- und Kraftstoffen (Fuels) betrieben werden, kann es bei der Verbrennung zunehmend zur unerwünschten Bildung von Ablagerungen (Verkokung) kommen, die unter Umständen die Funktion des Systems beeinträchtigen können. Ablagerungen bilden sich bei der Verdampfung von Fuels auf heißen Oberflächen, die Vorgänge sind im Detail aber unklar. Den Ursachen der Ablagerungsbildung in modernen Verbrennungssystemen auf den Grund gehen wollen der Lehrstuhl für Analytische Chemie der Universität Rostock und das Oel-Waerme Institut (OWI) in einem gemeinsamen Forschungsvorhaben.

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist, den Prozess der Ablagerungsbildung in einem reproduzierbaren und unter Laborbedingungen darstellbaren Verfahren nachzubilden und zu analysieren. Geeignet dafür scheint das bestehende Verfahren der thermogravimetrischen Analyse (TGA) zu sein, das aber erweitert werden muss. Die mit der TGA gebildeten Ablagerungen werden anschließend durch weitere kontinuierliche Erhöhung der Oberflächentemperatur (Pyrolyse) oder Oxidation in die Gasphase überführt und massenspektroskopisch untersucht (TGA/MS). Mit diesem Verfahren wird erstmals der in technischen Verbrennungen beobachtete Vorgang der Bildung und Rückbildung von Ablagerungen unter definierten thermischen Randbedingungen simuliert. Das ermöglicht eine Übertragung der Erkenntnisse in die technische Entwicklung von Gemischaufbereitungssystemen für Heizungen oder von Brennstoffen und Additiven. Zahlreiche in der aktuellen Forschung diskutierte Einflussgrößen der Ablagerungsbildung wie etwa die Brennstoffzusammensetzung, insbesondere das Material und die Rauigkeit der benetzten Oberfläche, werden durch geeignete Wahl des Probenbehälters der TGA vergleichsweise einfach abgebildet. Im zweiten Teil Projektes sollen die Erkenntnisse dazu verwendet werden, die Ablagerungsbildung entweder zu vermeiden oder aber gebildete Ablagerungen durch eine geeignete Prozessführung zu reduzieren. Hierfür werden zwei Prüfstände entwickelt, mit denen sich die Verkokungsneigung technischer Gemischaufbereitungssysteme (poröses Medium und Dralldruckzerstäuber) untersuchen lässt.

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