Verbund-ZIK HITECOM - High Temperature Conversion Optical Measurement - Freiberg und Jena

Das Verbund-ZIK

 

„High Temperature Conversion Optical Measurement – HITECOM“ ist ein Verbundprojekt der Zentren für Innovationskompetenz (ZIK) „ultra optics“ an der Friedrich-Schiller-Universität Jena und „Virtuhcon“ an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg.

 

Die Bündelung der Expertise auf dem Gebiet der Laserphysik des ZIK „ultra optics“ mit dem Know-how des ZIK „Virtuhcon“ auf dem Gebiet der Modellierung von Hochtemperatur-Konversionsprozessen im Verbund mit der experimentellen Stoffdatenermittlung zielt auf die Entwicklung neuer Methoden zur experimentellen Untersuchung heterogener Hochtemperaturreaktionen.

 

Die Ziele

Die Zielstellung besteht in der Entwicklung und Anwendung eines neuen experimentellen Aufbaus, welcher die in situ-Erfassung von Temperatur- und Konzentrationsprofilen an umströmten, reagierenden Einzelpartikeln bei Temperaturen bis zu 1400 °C und Drücken bis zu 40 bar erlaubt.

Hintergrund ist die Bestrebung, die Neu- und Weiterentwicklung von Hochtemperatur-Konversionsprozessen (Metallurgie, stoffliche Kohle-und Biomassenutzung) verstärkt auf Basis der numerischen Modellierung und Simulation zu betreiben. Die Modellierung kann nur realitätsnah gestaltet werden, wenn sie auf Grundlage chemisch-physikalischer Gesetzmäßigkeiten erfolgt. Hierfür sind eine breite Basis an chemisch-physikalischen Stoffdaten sowie experimentell ermittelte Validierungsdaten erforderlich.

Um diese Datenbasis gezielt zu erweitern und damit auch die Qualität der numerischen Modelle weiter zu verbessern, sind neue experimentelle Methoden erforderlich. Dieser Aufgabe stellt sich HITECOM, indem am ZIK „Virtuhcon“ ein neuartiger Versuchsreaktor zur orts- und zeitaufgelösten in-situ-Erfassung der Kohlenstoffkonversion von Einzelpartikeln unter definierten Strömungsbedingungen entwickelt wird. Am ZIK „ultra optics“ werden spektroskopische Methoden gezielt so weiterentwickelt, dass sie auch bei den extremen experimentellen Bedingungen eingesetzt und für die Datenerfassung genutzt werden können.

Insbesondere die Kenntnis der Temperatur- und Konzentrationsprofile um das reagierende Partikel erlaubt es dann, die numerische Modellierung der dabei ablaufenden Teilprozesse (Stoff- und Wärmetransport) durch die somit erhaltenen Stoff- und Validierungsdaten weiterzuentwickeln.

Die besonderen Herausforderungen des Verbundvorhabens ergeben sich aus den Reaktionsbedingungen (reaktive Gase, 1400°C, 40 bar) im Zusammenhang mit der technischen Realisierbarkeit des Versuchsaufbaus und der Entwicklung/Anpassung der erforderlichen spektroskopischen Messverfahren. Zur Entwicklung von Lösungsansätzen wird die Konzeptionierung des Versuchsaufbaus durch begleitende Vorversuche und numerische Strömungssimulationen unterstützt.

 

Die thematischen Schwerpunkte

Die thematischen Schwerpunkte umfassen:

  • simulationsgestützte Konzeptionierung der Versuchsanlage,
  • Entwicklung einer innovativen Lösung zur Fixierung von Kohlepartikeln in einer strömenden, heißen Gasatmosphäre,
  • Evaluierung des Einsatzes spontaner Ramanstreuung und laserinduzierter Fluoreszenz (LIF) in realistischen Messumgebungen,
  • Entwicklung einer Spektroskopietechnik basierend auf kohärenter Anti-Stokes-Ramanstreuung, angeregt durch ultrakurze Femtosekunden-Laserpulse (fs-CARS),
  • Aufbau und Inbetriebnahme der Versuchsanlage.

 

 

Die Partner

  • Friedrich-Schiller-Universität Jena, ZIK „ultra optics“
  • Technische Universität Bergakademie Freiberg, ZIK „Virtuhcon“

Kontakt

Prof. Dr. Andreas Tünnermann
Friedrich-Schiller-Universität Jena
Physikalisch-Astronomische Fakultät
Max-Wien-Platz 1
07743 Jena
Tel.: 03641 80 72 01
E-Mail: tuennermann[at]iap.uni-jena.de

http://www.ultra-optics.de/

 

Prof. Dr.-Ing. Bernd Meyer
TU Bergakademie Freiberg
Reiche Zeche
Fuchsmühlenweg 9, Haus 1
09596 Freiberg
Tel.: 03731 394510
E-Mail: bmeyer[at]iec.tu-freiberg.de

http://www.virtuhcon.de/

 

Zum Beitrag "Laser im Reaktor" aus der Rubrik "Im Blickpunkt"