Thermisch beaufschlagte Porenkörper und deren Durchströmungs- und Wärmeübertragungseigenschaften

• Antragsteller: Professor Dr. Franz Durst
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2000 bis 2003
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5201440

Durchströmte Porenkörper werden in vielen Bereichen der Technik eingesetzt, insbesondere in der Verbrennungstechnik, der Katalysatortechnik (z.B. für die katalytische Abgasreinigung) und als Receiver in der Solarthermietechnik.Porenkörper aus Hochtemperaturkeramiken eignen sich sehr gut als Wärmereceiver, in die konzentrierte Sonnenenergie eingestrahlt wird und die von Gas durchströmt werden, um die aufgenommene Energie konvektiv abzuführen. Durchströmte Porenkörper finden in der Porenbrennertechnik Verwendung, wo es gleichfalls wichtig ist, thermisch beaufschlagte poröse Strukturen hinsichtlich deren Eigenschaften zu untersuchen. In Vorversuchen konnte gezeigt werden, daß lokale Durchströmungsinstabilitäten auftreten, die dadurch bedingt sind, daß lokale Temperaturerhöhungen der durchströmenden Gase mit lokalen Viskositätserhöhungen einhergehen. Das kann zu Reduktionen der lokalen Strömungsgeschwindigkeiten, dadurch zur Verringerung der konvektiven Kühlung und zu Überhitzungen und zum Durchbrennen der Porenkörper führen. Solche Instabilitäten wurden bei der Erprobung und Auslegung von Abgaskatalysatoren für Verbrennungsmotoren in Pkw, bei Untersuchungen in Porenbrennern (LSTM-Erlangen) wie auch bei der Durchströmung von Solarreceivern (DLR, PorzWahn) beobachtet. Die antragstellenden Forschungsinstitute wollen ihre Bemühungen um die Erforschung der beschriebenen Instabilitäten zusammenführen, um innerhalb von 2 Jahren die strömungsmechanischen Eigenschaften von thermisch beaufschlagten Porenkörpern zu bestimmen und die Grundlagen für die optimale Auslegung von thermisch beaufschlagten durchströmten Porenkörpern zu erarbeiten. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen für theoretisch fundierte Arbeiten im Bereich der Verbrennungstechnik, Solartechnik und zur strömungstechnischen Optimierung der Katalysatorträgerstrukturen zur Verfügung stehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Personen: Professor Dr.-Ing. Bernhard Hoffschmidt; Professor Dr.-Ing. Dimosthenis Trimis