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Schadstoffe tilgen mit feinstem Wasser: Forscher aus Russland optimieren Verfahren

Wasser - SNA, 1920, 01.06.2021
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Physiker von der Polytechnischen Universität Tomsk haben es nach eigenen Angaben geschafft, Prozesse mathematisch zu beschreiben, die zu mehr Energieeffizienz und weniger Schadstoffausstoß von Verbrennungsanlagen beitragen können. Die Ergebnisse ihrer Untersuchung haben sie im Fachblatt „Powder Technology“ veröffentlicht.
Feinzerstäubtes Wasser und Wasserdampf fangen Schadstoffe ein – dieses Verfahren findet überall dort immer mehr Anwendung, wo Energie durch die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen erzeugt wird. Forscher aus dem sibirischen Tomsk haben ein mathematisches Modell zur Verbesserung dieses Verfahrens entwickelt.
„Die Zerteilung von Flüssigkeiten, Suspensionen oder Lösungen in feinste Tropfen macht es möglich, deren Oberfläche beim Verdampfen um ein Vielfaches zu vergrößern. Dieses Prinzip lässt sich besser nutzen, wenn die Zerstäuber entsprechend modifiziert sind. Dadurch lässt sich der Wirkungsgrad einer Vielzahl von Systemen erhöhen, die mit Wasserdampf funktionieren, sei es in der Brandbekämpfung oder in der Kraft-Wärme-Kopplung“, erklärt Professor Pawel Strischak von der Polytechnischen Universität Tomsk (TPU).
Bei der Optimierung des Energieverbrauchs komme es auf spezielle Voraussetzungen für das Zerstäuben von Flüssigkeiten an. Es gehe darum, die Bildung großer Tropfen zu vermeiden, erklärt der Physiker. Die mathematischen Parameter dieses Verfahrens haben er und seine Kollegen von der TPU in ihrem neuen Versuch ermittelt.
Demnach ist es den Forschern gelungen, „den kompletten Vorgang der Zerteilung der Tropfen mathematisch zu beschreiben und die bestehenden Zerstäubungsverfahren entsprechend zu korrigieren“, heißt es.
Laut den Wissenschaftlern werden die gewonnenen Erkenntnisse beispielsweise dazu beitragen, die Wärmeleistung von Blockheizkraftwerken erheblich zu steigern. Folglich können die Abmessungen von Brennkammern und anderen Komponenten von Wärmeerzeugungsanlagen optimiert werden. Ein weiteres Anwendungsfeld für das optimierte Verfahren ist die Petrochemie mit ihrer Vielzahl an thermischen Prozessen unter Einsatz von Wasserdampf.
Was die neuen Daten auszeichnet, ist laut den Forschern eine außergewöhnliche Präzision. Die Zerteilung der Tropfen sei erstmals in der Dynamik eines reellen Luftstroms untersucht worden, wofür eine Kameratechnik mit einer Aufnahmerate von bis zu 100.000 Bildern pro Sekunde verwendet worden sei.
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