Detaillierte Untersuchung der Verbrennungseigenschaften von gasförmigen Kraftstoffen bei Drücken bis 200 bar
Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die zentrale Rolle, die gasförmige Kraftstoffe bei der heutigen Strom- und Wärmeerzeugung spielen, bedarf eines besseren Verständnisses der detaillierten chemischen Abläufe bei der Verbrennung dieser Kraftstoffe. Während sehr kleine gasförmige Kraftstoffe intensiv untersucht wurden, konnte die Verbrennung mittlerer bis großer gasförmiger Kraftstoffe bisher nicht hinreichend genau vorhergesagt werden. Ziel dieser Forschungsarbeit war es daher, experimentelle Einblicke in die Reaktivität dieser gasförmigen Kraftstoffe und deren chemischen Zwischenprodukte zu gewinnen. Die detaillierte Verbrennungschemie von n-Propan, n-Butan und ungesättigten Versionen dieser gasförmigen Kraftstoffe wurde in verschiedenen Versuchsanlagen untersucht, mit denen anwendungsrelevante Hochdruckbedingungen erreicht werden konnten. Aus diesen Anlagen wurde zu verschiedenen Zeitpunkten vor der Zündung Gas entnommen und analysiert, um die Bildung und den Verbrauch von Zwischenprodukten besser zu verstehen. Mit Hilfe all dieser Experimente wurden bestehende Modelle getestet und verbessert, um so eine bessere Darstellung des Zündprozesses zu erreichen. Mit Hilfe der verbesserten Modelle konnte die Genauigkeit der Beschreibung von Verbrennungsprozessen gasförmiger Kraftstoffe erheblich verbessert werden, was z. B. bei der Modellierung von Gasturbinen hilfreich ist. Darüber hinaus hilft ein umfassenderes Verständnis gasförmiger Kraftstoffe bei der Formulierung potenzieller synthetischer Kraftstoffe, die dazu beitragen könnten, die Kohlenstoffdioxidbilanz der gegenwärtigen Stromund Wärmeerzeugung zu verbessern.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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“Ignition delay time measurements and detailed chemical kinetic simulations of automotive LPG fuels”, 8 th European Combustion Meeting, 18th – 21st April 2017, Dubrovnik, Croatia
A.K. Ramalingam, M. Krieck, R.D. Büttgen, S. Pischinger & K.A. Heufer
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“Characterization of sampling experiments for intermediate species evaluation in a rapid compression machine”, Bunsentagung 2018, 10 th – 12th May 2018, Hannover, Germany.
A.K. Ramalingam, Y. Fenard & K.A. Heufer
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Ignition delay time and species measurement in a rapid compression machine: A case study on high-pressure oxidation of propane. Combustion and Flame, 211, 392-405.
Ramalingam, Ajoy; Fenard, Yann & Heufer, Alexander
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Understanding the Oxidation Behavior of Automotive Liquefied Petroleum Gas Fuels: Experimental and Kinetic Analyses. Energy & Fuels, 34(2), 2323-2333.
Ramalingam, Ajoy Kumar; Krieck, Martin; Pischinger, Stefan & Heufer, Karl Alexander
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A chemical kinetic perspective on the low-temperature oxidation of propane/propene mixtures through experiments and kinetic analyses. Combustion and Flame, 223, 361-375.
Ramalingam, Ajoy; Panigrahy, Snehasish; Fenard, Yann; Curran, Henry & Heufer, Karl Alexander
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A comprehensive experimental and modeling study of the ignition delay time characteristics of ternary and quaternary blends of methane, ethane, ethylene, and propane over a wide range of temperature, pressure, equivalence ratio, and dilution. Combustion and Flame, 234, 111626.
Martinez, Sergio; Baigmohammadi, Mohammadreza; Patel, Vaibhav; Panigrahy, Snehasish; Sahu, Amrit B.; Nagaraja, Shashank; Ramalingam, Ajoy; Heufer, Karl Alexander; Pekalski, Andrzej & Curran, Henry J.
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An experimental and kinetic modeling study of the ignition delay characteristics of binary blends of ethane/propane and ethylene/propane in multiple shock tubes and rapid compression machines over a wide range of temperature, pressure, equivalence ratio, and dilution. Combustion and Flame, 228, 401-414.
Martinez, Sergio; Baigmohammadi, Mohammadreza; Patel, Vaibhav; Panigrahy, Snehasish; Sahu, Amrit B.; Nagaraja, Shashank S.; Ramalingam, Ajoy; Mohamed, A. Abd El-Sabor; Somers, Kieran P.; Heufer, Karl A.; Pekalski, Andrzej & Curran, Henry J.
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Insights into the oxidation of propylene oxide through the analysis of experiments and kinetic modeling. Proceedings of the Combustion Institute, 38(1), 459-467.
Ramalingam, Ajoy; Minwegen, Heiko; Fenard, Yann & Heufer, Karl Alexander
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A wide-range experimental and kinetic modeling study of the pyrolysis and oxidation of 1-butyne. Proceedings of the Combustion Institute, 39(1), 355-364.
Lu, Haitao; Dong, Shijun; Liu, Fuqiang; Nagaraja, Shashank S.; Lindblade, Nathan; Turner, Mattias A.; Mathieu, Olivier; Petersen, Eric L.; Vilchez, Jesús Caravaca; Heufer, Karl Alexander; Xu, Gang; Sarathy, S. Mani & Curran, Henry J.
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A wide-range experimental and kinetic modeling study of the pyrolysis and oxidation of 2-butyne. Proceedings of the Combustion Institute, 39(1), 157-167.
Lu, Haitao; Liu, Fuqiang; Nagaraja, Shashank S.; Dong, Shijun; Turner, Mattias A.; Mathieu, Olivier; Petersen, Eric L.; Vilchez, Jesús Caravaca; Heufer, Karl Alexander; Xu, Gang; Sarathy, S. Mani & Curran, Henry J.
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“n-Butane oxidation: Experimental and modeling speciation study in a rapid compression machine”, 11 th European Combustion Meeting, 26th – 28th April 2023, Rouen, France.
J. Caravaca-Vilchez, M. Preußker & K.A. Heufer
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“Differentiating the oxidation behaviors of the two 2-butene isomers through species measurements in a rapid compression machine”, 40th International Symposium on Combustion, 21st – 26th July 2024, Milan, Italy
J. Caravaca-Vilchez & K.A. Heufer
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Advancing the C4 low-temperature oxidation chemistry through species measurements in a rapid compression machine, Part A: 1-Butene. Combustion and Flame, 272, 113833.
Caravaca-Vilchez, Jesus; Liu, Jiaxin; Wang, Pengzhi; Murakami, Yuki; Curran, Henry J. & Heufer, Karl Alexander
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Advancing the C4 low-temperature oxidation chemistry through species measurements in a rapid compression machine, Part B: n-Butane. Combustion and Flame, 272, 113833.
Caravaca-Vilchez, Jesus; Liu, Jiaxin; Wang, Pengzhi; Murakami, Yuki; Wu, Yingtao; Curran, Henry J. & Heufer, Karl Alexander
