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Projekt
Optische Charakterisierung der Tröpfchenmikroexplosion am SpraySyn-Brenner
Antragsteller
Professor Dr. Sebastian Kaiser
Fachliche Zuordnung
Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
Energieverfahrenstechnik
Energieverfahrenstechnik
Förderung
Förderung seit 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447500013
In diesem Projekt soll die Tröpfchenmikroexplosion (TMX) in der Sprayflammensynthese (SFS) am standardisierten SpraySyn-Brenner des SPP 1980 durch optisch abbildende Verfahren untersucht werden. In diesem Kontext wurde die TMX – das plötzliche Auseinanderfallen verdampfender Tropfen durch inhomogene Prozesse in ihrem Inneren – bisher nur in Einzeltropfenexperimenten direkt beobachtet. Die Analyse der dabei und in entsprechenden Sprayflammen erzeugten Nanopartikel zeigt, dass der sich dieser Tröpfchenzerfall entscheident auf die Produktqualität in der SFS auswirkt. In unseren eigenen Vorarbeiten zeigten Ultrazeitlupen der Flamme am SpraySyn-Brenner des SPP auffällige optische Phänomene, die bislang nur durch TMX erklärt werden können. Daher soll hier die TMX durch direkte Visualisierung am SpraySyn-Brenner nachgewiesen werden, ihre Eigenschaften im Detail qualitativ und statistisch untersucht werden und mit denen der umgebenden Gasphase in Relation gebracht werden. Dadurch werden die detaillierten Einzeltropfenexperimente des Projektes Mädler besser mit dem Gesamtprozess der SFS verbunden und dessen Modellierung unterstützt. Durch statistische Analyse können Simulationen, die die TMX als physikalisches Submodel enthalten, validiert werden, und Simulationen, die keine solchen Modelle enthalten, mit statistischen Modellen ergänzt werden.Als Untersuchungsmethoden werden örtlich-zeitlich hochauflösende optisch bildgebende Verfahren eingesetzt. Verschiedene Varianten der Beleuchtung und Detektion der wahrscheinlich 10 bis 30 Mikrometer großen Tröpfchen und ihrer Explosionsdynamik werden auf ihre Eignung untersucht und optimiert: Streulicht, Fluoreszenz und Schattenwurf, letzterer in zwei Varianten. Schließlich wird die hochauflösende Visualisierung der Tröpfchen kombiniert mit großflächigeren Messungen in der umgebenden Gasphase durch laserinduzierte Fluoreszenz, insbesondere der Temperatur und des OH-Radikals als Flammenmarker.Neben der umfangreichen eigenen Ausstattung stützen sich die Messungen auf die Instrumentierung und Infrastruktur des betriebsbereiten Zentrallabors des SPP. Die laserbasierten Messungen werden zusammen mit dem Projekt Dreier durchgeführt, in dem die entsprechenden Methoden teils entwickelt werden. Eine enge Kooperation einschließlich längerer gegenseitiger Arbeitsbesuche der Mitarbeiter ist mit dem Projekt Mädler vereinbart.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
