Verbesserung der kohärenten anti-Stokes-Rotations-Raman-Messtechnik für Sauerstoff und sauerstoffhaltige Gemische

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Seeger
• Fachliche Zuordnung: Energieverfahrenstechnik ; Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426659749

Oxyfuel-Verbrennungsprozesse, die reines O2 anstatt Luft für die Verbrennung nutzen, sind aufgrund Ihrer höheren Verbrennungstemperaturen und fehlendem N2 ein wichtiges Mittel zur Reduktion von CO2- und NOx-Emissionen in die Atmosphäre. Zur besseren Reaktions-steuerung der Verbrennung sind allerdings Daten über die thermodynamischen Bedingungen in der Verbrennung notwendig. Diese können aus nicht-invasiven spektroskopischen Mess-techniken wie z. B. der kohärenten anti-Stokes Raman Streuung (CARS) gewonnen werden. Neben dem Vibrations-CARS Verfahren kommt nun verstärkt das Rotations-CARS Verfahren in den Fokus, da die Raman-Linien vieler Moleküle eng benachbart sind und somit eine direkte Multi-Spezies Messung möglich ist. Zur Auswertung der spektroskopischen Daten sind jedoch empirische Parameter notwendig. Besonders wichtig und für einige Moleküle noch unbekannt sind die Raman-Linienbreiten des S-Zweigs. Für reines N2 sind diese Raman-Linienbreiten bekannt, jedoch fehlen diese Daten für reines O2 und auch für Gemische mit O2 unter verbrennungsrelevanten Bedingungen vollständig. Ziel dieses Projekts ist somit eine Verbesserung der RCARS-Technik hinsichtlich ihrer Genauigkeit in der Temperatur- und Konzentrationsbestimmung durch erstmalige Bestimmung dieser S-Zweig Raman-Linienbreiten. Das soll durch eine temperaturabhängige Messungen der Abklingraten der Raman-Kohärenzen von reinem O2 und O2 in Gas-gemischen mittels zeitabhängiger pikosekunden RCARS-Spektroskopie erfolgen. Aus den Abklingraten werden dann die gesuchten Raman-Linienbreiten berechnet. Dadurch kann diese wichtige Informationslücke geschlossen werden und eine deutliche Verbesserung der Temperatur- und Konzentrations-Messgenauigkeit erreicht werden. Weiterhin sollen auf Basis der experimentell bestimmten Linienbreiten die empirischen Stoßmodelle verbessert werden, um diese Verbesserungen allen Arbeitsgruppen die die RCARS-Technik nutzen, einfach zugänglich zu machen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen