Zusammenfassung
Beim Verbrennungsprozeß wird im Verbrennungsraum lokal unterschiedlich viel thermische Energie entbunden. Dies führt zu Temperaturunterschieden und damit zu Temperaturgradienten. Nach dem Fourier’schen Gesetz ist mit dem Temperaturgradienten ein Energieaustauschstrom, ein Wärmestrom, verbunden. Parallel zu dieser Wärmeleitung in der Gasphase steht jedes Kontrollvolumen im Strahlungsaustausch mit allen übrigen Kontroll-volumina und mit den Umfassungswänden der Feuerung. Bei der heterogenen Verbrennung findet ein Teil der Energiefreisetzung direkt am Partikel statt, wodurch die Teilchentemperatur gegenüber der Gastemperatur erhöht wird. Hierdurch kommt es zu einem zusätzlichen Strahlungsaustausch zwischen Partikel- und Gasphase und zwischen der Partikelphase und den Umfassungswänden. Bedingt durch die erzwungene Strömung vom Brenner zum Feuerungsauslaß wird Energie auch durch Konvektion transportiert. Für Gasfeuerungen und für stark verdünnte Öl- oder Kohlefeuerungen (geringe Tropfen- oder Partikelbeladungen) sind dies die wesentlichen Übertragungmechanismen. Bei einer Wirbelschichtfeuerung ist die Anzahl der Stöße der Brennstoffpartikel untereinander so groß, daß auch mit einer Energieübertragung durch diese direkten Stöße zu rechnen ist. In dieser optisch extrem dichten Umgebung kann der Energieaustausch durch Strahlung nur die direkt benachbarten Volumenbereiche erreichen. Dies erleichtert zwar die Modellierung des Strahlungsaustausches, erschwert aber die Beschreibung der optische Eigenschaften der Gesamtsuspension.
This is a preview of subscription content, log in via an institution.
Buying options
Tax calculation will be finalised at checkout
Purchases are for personal use only
Learn about institutional subscriptionsPreview
Unable to display preview. Download preview PDF.
Literatur
Enthalpiebilanz
Gibb, J.: Furnace Performance Prediction. In: So, R.M.C et al (Ed.), Calculation of Turbulent Reactive Flows, Proceedings of the ASME, 1986
Schmidt, E.; Stephan, K.; Mayinger, F.: Technische Thermodynamik. Band 1: Einstoffsysteme. Springer-Verlag, Berlin, 1975
Schmidt, E.; Stephan, K.; Mayinger, F.: Technische Thermodynamik. Band 2: Mehrstoffsysteme und chemische Reaktionen. Springer-Verlag, Berlin, 1977
Bosnjakovic, F.: Technische Thermodynamik, I. und II. Teil. Verlag Steinkopf, Dresden, 1972,1971
VDI-Wärmeatlas. VDI Verlag, Düsseldorf, 1988
Wärmetechnische Arbeitsmappe. VDI Verlag, Düsseldorf, 1988
Strahlungsaustausch Grundlagen
Hottel, H.C.; Sarofim, A.F.: Radiative Transfer. McGraw-Hill, New York, 1967
Viskanta, R.; Mengüc, M.P.: Radiation Heat Transfer in Combustion Systems. Prog. Energy Combust. Sci., 13 (1987) pp 97–160
Viskanta, R.: Radiation Transfer and Interaction of Convection with Radiation Heat Transfer. In: Advances in Heat Transfer, Vol. 3, Academic Press, London, 1966
Gray, WA.; Müller, R.: Engineering Calculation in Radiative Heat Transfer. Pergamon Press, Oxford, 1974
Tien, C.L.; Lee, S.C.: Flame Radiation. Prog. Energy Combust. Sci., 8 (1982), pp 41–59
Lihou, DA.: Review of Furnace Design Methods. Trans. I. Chem. E., 55 (1977), pp 225–242
Hemsath, K.: Zur Berechnung der Flammenstrahlung. Dissertation, Universität Stuttgart, 1969
Zayouna, A: Zur Beeinflussung der Strahlung und der Wärmeabgabe leuchtender Flammen. Dissertation, Universität Stuttgart, 1977
Hottel, H.C.; Sarofim, AF.: The Status of Calculations of Radiation from Non- Luminous Flames. Institute of Fuel, 295(1973), pp 295–300
Barteids, H.: Development and Verification of Radiation Models. Agard Conference Proceedings No. 275 on Combustor Modelling, 1976
Johnson, T.R.; Beer, J.M.: Radiative Heat Transfer in Furnaces: Further Development of the Zone Method of Analysis. 14th Symp. (Int.) Combustion, 1973, pp 639–649
Leckner, B.: Radiative Heat Transfer Calculations in Real Gases. Wärme- und Stoffübertragung, 7(1974), pp 236–247
Scholand, E.: Moderne Verfahren zur Berechnung des Strahlungsaustausches in brennstoffbeheizten Röhrenöfen. Chem.-Ing.-Tech., 53(1981)12, pp 942–950
Tietze, H.: Berechnung des Strahlungsaustausches zwischen Flammen und Brennräumen. Brennstoff - Wärme - Kraft, 25(1973)10, pp 383–388
Pich, R.: Vereinfachte Berechnung der Wandtemperaturen einseitig angestrahlter Feuerraumrohre. Brennstoff - Wärme - Kraft, 17(1965)6, pp 298–304
Ledinegg, M.: Die Temperaturverteilung in Flammen. VGB Kraftwerkstechnik, 52(1972)2, pp 127–135
Michelfelder, S.; Barteids, H.; Lowes, T.M.; Pai, B.R.: Berechnung des Wärmeflusses und der Temperaturverteilung in Verbrennungskammern. Brennstoff - Wärme - Kraft, 26(1974)1, pp 5–13
Diaz, LA.; Viskanta, R.: Experiments and Analysis on the Melting of a Semitransparent Material by Radiation. Wärme- und Stoffübertragung, 20 (1986), pp 311–321
Splett, S.: Berechnung der Wärmestrahlung eines Gaskörpers an eine graue Wand. Brennstoff - Wärme - Kraft, 17(1956)2, pp 70–71
Strahlungsmodelle Muß-Modell
Chu, C.-M.; Churchill, S.W.: Numerical Solution of Problems in Multiple Scattering of Electromagnetic Radiation. J. Physic. Chem., 59(1955), pp 855–863
Gosman, A.D.; Lockwood, F.C.: Incorporation of a flux Model for Radiation into a Finite-Difference Procedure for Furnace Calculations. 14th Symposium (Int.) Comb., 1973, pp 661–671
Siddall, R.G.: flux Methods for the Analysis of Radiant Heat Transfer. Institute of Fuel, 101(1974), pp 101–109
De Marco, A.G.; Lockwood, F.C.: A New flux Model for the Calculation of Radiation in Furnaces. La Rivista dei Combustibili “Giornale Italiane delle flamme”, 1975, pp 184–196
Abou Ellail, M.M.M.; Gosman, A.D.; Lockwood, F.C.; Megahed, I.EA.: Aspects of the Prediction of Three-Dimensional Furnace flows. IFRF 4th Members’ Conference, 1976
Lockwood, F.C.; Shah, N.G.: An Improved flux Model for the Calculation of Radiation Heat Transfer in Combustion Chambers. Proc. of the 16th National Heat Transfer Conference ASMEPaper 76-HT-55, 1976
De Marco, A.G.: A New flux Method for the Calculation of Radiation Heat Transfer in Three-Dimensional Combustion Chambers. Ente Nazionale per l’Energia Elettrica ENEL, 265(1975)
Fiveland, WA: Discrete-Ordinates Solutions of the Radiative Transport Equation for Rectangular Enclosures. Journal of Heat Transfer, 106(1984), pp 699–706
Fiveland, W.A.: Three-Dimensional Radiative Heat Transfer Solutions by the Discrete-Ordinates Method. 24th National Heat Transfer Conference and Exhibition, 72(1987), pp 9–18
Görner, K: Simulation turbulenter Strömungs- und Wärmeübertragungsvorgänge in Großfeuerungsanlagen. VDI Fortschrittbericht, Reihe 6, Nr. 201, 1987
Görner, K.; Zinser, W.: Simulation industrieller Verbrennungssysteme. Chem.-Ing.-Tech. 59 (1987) Nr. 11, S. 834–844
Zonen-Methode /Hottel-Modell
Bauersfeld, G.: Weiterentwicklung des Zonenverfahrens zur Berechnung des Strahlungsaustausches in technischen Feuerungen. Dissertation, Universität Stuttgart, 1978
Beer, J.M.: Methods for Calculating Radiative Heat Transfer from flames in Combustors and Furnaces. In: Afgan, Beer, Heat Transfer in flames, 1974
Johnson, T.R.: Combustion and Heat Transfer Models for the Evaluation of Coal Fired Furnace Design. Proceedings of “Pulv. Coal Firings - The Effect of Mineral Matter”, University of Newcastle, 1979
Steward, F.R.; Gürüz, H.K.: Mathematical Simulation of an Industrial Boiler by the Zone Method of Analysis. Heat Transfer in flames, 1974, pp 47–71
Johnson, T.R., Beer, J.M.: The Zone Method Analysis of Radiant Heat Transfer: A Model for luminous Radiation. Institute of Fuel, 301(1973), pp 301–309
Zonen-Methode / Monte-Carlo-Modell
Steward, F-R.; Cannon, P.: The Calculation of Radiative Heat flux in a Cylindrical Furnace using the Monte-Carlo- Method. Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 14,1971, pp 245–262
Howell, J.R.: Application of Monte Carlo to Heat Transfer Problems. Advances in Heat Transfer, Vol. 5, Academic Press, New York, 1968
Heap, M.P.; Richter, W.: Einfluß der Brennstoffart auf die Wärmeübertragung in Feuerungen. VDI-Berichte Nr. 423,1981, S. 225–234
Görner, K; Dietz, U.: Strahlungsaustauschrechnung mit der Monte-Carlo- Methode. Chem.-Ing.-Tech., 62(1990)- Nr.1, S.23–33
Dietz, U.; Görner, K.: Heat Transfer Calculation for Industrial Furnaces by a Monte-Carlo Method. IFRF 9th Members’ Conference, Noordwijker- hout, the Netherlands, 1989
Lewis, E.E.; Miller Jr., W.F.: The Monte-Carlo-Method. Computional Methods of Neutron Phyeics. J. Wiley, New York, 1984, pp 296–357
Brown, F.B.; Martin, W.R.: Monte Carlo Methods for Radiation Transport Analysis on Vector Computers. Progress in Nuclear Energy, 14(1984)3, pp 296–299
Molinari, G.; Presti, P.; Pisanti, M.; Iovine, F.: Monte Carlo Simulation for the Radiative Heat Transfer Analysis in Steam Generators. First European Conference on Furnaces and Boilers, 1988
Richter, W.; Heap, M.: A Semistochastic Method for the Prediction of Radiative Heat Transfer in Combustion Chambers. Western States Section/The Combustion Institute, 1981 Spring Meeting, Paper 81–17
Richter, W.; Heap, M.: The Impact of Heat Release Pattern and Fuel Properties on Heat Transfer in Boilers. Paper prepared for the 1981 ASME Winter Annual Meeting
Momentenmethode
Özisik, M.N.: Radiative Transfer and Interaction with Conduction and Convection. J. Wiley, New York, 1973
Benim, A.C.: A Finite Element Solution of Radiative Heat Transfer in Participating Media Utilizing the Moment Method. Comp. Meth. Appl. Mech. Eng., 67(1988), pp 1–14
Descrete-Transfer-Modell
Lockwood, F.C.; Shah, N.G.: A New Radiation Solution Method for Incorporation in General Combustion Prediction Procedures. 18th Symp. (Int.) Comb., 1981, pp 1405–1414
Strahlungseigenschaften
Tien, C.L.: Thermal Radiation Properties of Gases. In: Advances in Heat Transfer, Vol. 5, Academic Press, New York, 1968
Schack, K.: Berechnung der Strahlung von Wasserdampf und Kohlendioxid. Chem.-Ing.-Tech. 42(1970)2, pp 53–58
Modak, A.T.: Radiation from Products of Combustion. Fire Research, 1 (1978 /79), pp 339–361
Strömberg, L.: Heat Transfer from Flames to the Surrounding Walls. Interner Bericht Studswik, Schweden, 1977
Mie, G.: Beiträge zur Optik trüber Medien, speziell kolloider Metallö- sungen, Annalen der Physik, 4. Folge, 25 (1908), S. 377–445
Biermann, P., Vortmeyer, D.: Wärmestrahlung staubhaltiger Gase. Wärme- und Stoffübertragung, 2 (1969), S. 193–202
Biermann, P.: Wärmestrahlung staubhaltiger Gase in Dampfkesseln. Dissertation Universität Stuttgart, 1968
Brummei, H.-G., Kakaras, E.: Wärmestrahlungsverhalten von Gas-/Feststoffgemischen bei niedrigen, mittleren und hohen Beladungen. Wärme- und Stoffübertragung, 25 (1990), S. 129–140
Görner, K., Dietz, U.: Strahlungsaustauschrechnungen mit der Monte- Carlo-Methode. Theorie und Anwendungen auf technische Verbrennungssysteme. Chem.-Ing.-Technik, 62 (1990) Nr.1, S. 23–33
Schuerman, D.W. (Ed.): Light Scattering by Irregular Shaped Particles. Plenum Press, New York, 1980
Bohren, C.P.; Huffman, D.R.: Absorption and Scattering of Light by Small Particles. J. Wiley Interscience, New York, 1983
Van de Hulst, H.C.: Light Scattering by Small Particles. John Wiley and Sons, New York, 1957
Jones, A.R.: Scattering of Electromagnetic Radiation in Paticulate Laden Fluids. Prog. Energy Comb. Science, 5 (1979) pp 73–96
Waterman, P.C.: Matrix Formulation of Electromagnetic Scattering. Proceedings of the IEEE, 1965, pp 805–812
Barber, P.; Yeh, C.: Scattering of Electromagnetic Waves by Arbitrarily Shaped Dielectric Bodies. Applied Optics, 14 (1975) No. 12, pp 2864–2872
Waterman, P.C.: Symmetry, Unitority, and Geometry in Electromagnetic Scattering. Physical Review, 3 (1971) No. 4, pp 825–839
Davies, R.: The Effect of Finite Geometry in the Three-Dimensional Transfer of Solar Irradiance in Clouds. J. Atmospheric Sci., 35 (1978), pp 1712–1725
Lowe, A.; Mc C. Stuart, L; Wall, T.F.: The Measurement and Interpretation of Radiation from Fly Ash Particles in Large Pulverized Coal Flames. 17th Symp. (Int.) Comb., 1978, pp 105–114
McKee, T.B.; Cox, S.K.: Scattering of Visible Radiation by Finite Clouds. Journal of the Atmospheric Sciences, Vol. 31, 1979, pp 1885–1892
Gibson, M.M.; Monahan, J A.: A Simple Model of Radiation Heat Transfer from a Cloud of Burning Particles in a Confined Gas Stream. Int. J. Heat Mass Transfer, 14(1971), pp 141–147
Gupta, RP.; Wall, T.F.: The Optical Properties of Fly Ash in Coal Fired Furnaces. Combustion and Flame, 61(1985), pp 145–151
Wall, T.F.; Stewart, I. McC.: The Measurement and Prediction of Solids- and Soot-Absorption Coefficients in the Flame Region of an Industrial P.F. Chamber. 14th Symp. (Int.) Comb., 1973, pp 689–697
Emmerich V.: Messungund Berechnung der Wärmestrahlung rußhaltiger Flammen und Flammengase. VGB Forschung in der Kraftwerkstechnik, 1983, pp 82–87
Brewster, M.Q.; Tien, C.L.: Radiative Transfer in Packed Fluidized Beds: Dependent Versus Independent Scattering. Journal of Heat Transfer, 104 (1982), pp 573–579
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
Copyright information
© 1991 Springer-Verlag Berlin Heidelberg
About this chapter
Cite this chapter
Görner, K. (1991). Beschreibung der Wärmeübertragung. In: Technische Verbrennungssysteme. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-84488-1_10
Download citation
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-84488-1_10
Publisher Name: Springer, Berlin, Heidelberg
Print ISBN: 978-3-540-53947-6
Online ISBN: 978-3-642-84488-1
eBook Packages: Springer Book Archive