Laboratorien

Chemielabor und Labor für Lichtmikroskopie

Es garantiert eine schnellstmögliche Reaktion auf Kundenwünsche und absolut zuverlässige Messergebnisse. Typische Aufgaben sind chemische Analysen gasförmiger Inhaltsstoffe von Rauchgasen, die chemische Zusammensetzung von Flugasche oder des Filterkuchens von Gewebefiltern bis in die Matrix des Filtergewebes hinein sowie spezielle Beschichtungen von Impaktoren für die Tropfengrößenmessung und für den größenspezifischen Nachweis von Tropfen unterschiedlichster Zusammensetzung (Säuretropfen, Tropfen mit Korrosionsprodukten als Inhaltsstoffe).

Bild 5.1 Chemielabor: Dunstabzüge, Wärmeschränke, im Hintergrund Mess- System zur chemischen Analyse mittels Atomabsorption (AAS)   Bild 5.2 Chemielabor: Arbeitstische und Laborgeräte

Bild 5.3 Licht - Mikroskopie

 

Verfahrenstechnische Laboratorien und Versuchsstände

Eine hochentwickelte numerische Beschreibung von Strömungsvorgängen erlaubt bei vielen Fragestellungen zuverlässige Aussagen. Daher werden auch bei ESG seit vielen Jahren numerische Verfahren der Strömungsmechanik sowie des Stoff- und Wärmeüberganges eingesetzt.

Aber wir sehen uns auch immer noch in erheblichem Umfange mit Fragestellungen konfrontiert, die mit einer rein numerischen Analyse nicht zuverlässig bearbeitet werden können. Hier sind insbesondere Mehrphasenströmungen, z. B. mit einer Tropfen - Tropfen - oder mit einer Tropfen - Wand - Wechselwirkung zu nennen (Wäscher, Sprühtrockner, Sprühabsorber,...).
Ferner bereitet eine zuverlässige numerische Simulation ablösenaher Strömungen, z. B. in Diffusoren, immer noch
große Schwierigkeiten, die bereits mit der Modellierung der Turbulenz einsetzen. In diesen Fällen empfiehlt sich eine experimentelle “physikalische” Strömungsmodellierung, flankiert von numerischen Analysen.

Daher werden bei ESG nach wie vor auch physikalische Strömungsmodelluntersuchungen durchgeführt.

Die Laboratorien der ESG sind mit kleinen Einphasen- und Mehrphasen - Windkanälen ausgestattet (maximaler Luftvolumenstrom ca. 40 000 m³/h).
Hier werden die Zerstäubung von Flüssigkeiten, die Einmischung von Chemikalien in eine Grundströmung (z. B. optimierte Einmischung von Ammoniak zur Minimierung des NH₃ - Schlupfes bei SCR - Entstickungsanlagen), die Tropfenverdunstung und Tropfenabscheidung sowie generell die Durchströmung und Umströmung von Kraftwerkskomponenten auch unter Einsatz von Tracertechniken untersucht.

Bild 5.4
Zweiphasen - Strömungslabor:
Zerstäubung, Tropfenverdunstung, Tropfenabscheidung.

 

Bild 5.5 Zerstäubung und Tropfengrößenmessung mit Hilfe der Hochgeschwindigkeitsphotographie (Lichtquelle: Nanolite)       Bild 5.6 Verdunstung feststoffhaltiger Einzeltropfen im Heißluftstrahl. Thermostatisierte Aufhängung des Tropfens an einem Miniatur - Mantelthermoelement. Der Ausgangsdurchmesser des Tropfens ist mit ca. 1,5 mm deutlich größer als bei Verdampfungskühlern oder Sprühtrocknern zu erwarten. Der Versuch diente primär der Überprüfung einer theoretischen Beschreibung des Verdunstungsprozesses derartiger Tropfen.

Bild 5.7 Kleiner Tropfenabscheider - Versuchsstand.

 

Typische Beispiele des z. T. sehr komplexen Modellbaus zeigen die nachfolgenden Bilder, die vor allem Aufgabenstellungen aus dem Kraftwerksbereich betreffen.

	Bild 5.8 Strömungsmodell des Dampferzeugers einer Müllverbrennungsanlage.
	Bild 5.9 Strömungsmodell des Feuerraums und der Vertikalzüge des Dampferzeugers einer Müllverbrennungsanlage.

 

Bild 5.10 Zweiphasen - Strömungsmodell des Zuströmbereichs eines Verdampfungskühlers mit Zweistoff - Zerstäubungsdüsen sowie mit Flügelmischern

Bild 5.11 Strömungsmodell eines Kulissenschalldämpfers mit nachfolgendem Wärmetauscher und mit Zuströmung zum Waschturm.

 

Bild 5.12
Strömungsmodell - Untersuchung im Flachwasserkanal: Zuströmung zu den Kühlwasserpumpen.

 

ESG bearbeitet gelegentlich auch “exotische” Aufgabenstellungen. Eine solche betraf beispielsweise die Gestaltung eines Winterdienstfahrzeuges zur strömungsberuhigten Ausbringung von Streugut auf Straßen bei hohen Fahrgeschwindigkeiten.

Bild 5.13
Strömungsmodell eines Winterdienstfahrzeuges

 

Kleine Windenergieanlage

Die heutigen Mitarbeiter der ESG waren schon während ihrer Tätigkeit an der Universität Karlsruhe (KIT) “ungeduldig auf dem Weg zum Ziel”. Prof. Wurz, neben seiner Tätigkeit auf dem Gebiet thermischer Kraftwerke auch Leiter einer sehr aktiven Windenergiegruppe, wollte nicht lange auf das Auftreten geeigneter Windgeschwindigkeiten warten und hat daher kleine Windenergieanlagen mit Hilfe eines mobilen Testbettes entwickelt. Das voll funktionsfähige Modell der Windturbine (D = 5m) wurde auf einem LKW mit verbreiterter Hinterachse montiert, wie Bild 5.14.1 zeigt. Näherungsweise bei Windstille wurde auf einem Flugplatz die Kennlinie der Windturbine für unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten des Testbettes aufgenommen. Dies führte relativ schnell zu verlässlichen Ergebnissen. Bild 5.14.2 zeigt das Produkt dieser Entwicklungsarbeiten, eine Kleinwindturbine auf einem Testfeld.

 

Bild 5.14.1

Bild 5.14.2