Hochdruck-Brennkammerprüfstand HBK-S

Hochdruck-Brennkammerprüfstand HBK-S für die Untersuchung von Verbrennungsvorgängen unter realen Gasturbinenbedingungen
Der Hochdruck-Brennkammerprüfstand HBK-S erlaubt es, Verbrennungsprozesse unter realen Gasturbinen-Betriebsbedingungen und mit optischer Zugänglichkeit zu untersuchen.
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Druckmodul des Hochdruck-Brennkammerprüfstand HBK-S mit optischem Zugang
Der Hochdruck-Brennkammerprüfstand HBK-S erlaubt es, Verbrennungsprozesse unter realen Gasturbinen-Betriebsbedingungen und mit optischer Zugänglichkeit zu untersuchen.
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HBK-S Hochdruckbrennkammerprüfstand mit aufgebauter Lasermesstechnik
Mithilfe optischer Lasermesstechniken lassen sich unterschiedliche Messungen in der Flamme durchführen, welche mittels anderer Messtechniken nicht möglich sind. Beispielsweise können die Konzentrationen einzelner Spezies oder das Strömungsfeld vermessen werden.

Im Hochdruckbrennkammer-Prüfstand Stuttgart (HBK-S) lassen sich komplexe und mehrstufige Brennkammersysteme der nächsten Generation unter gasturbinentypischen Bedingungen, also bei hohem Druck, hohen Turbulenzen und hohen Temperaturen untersuchen.

Analysiert werden hier sowohl Brenner und Brennersysteme, die später in Fluggastriebwerken zum Einsatz kommen, als auch Systeme aus stationären Gasturbinen. Die Forschungsplattform wird außerdem für Studien an generischen Brennern und Brennkammern genutzt, die die Brücke bilden zwischen Grundlagenexperimenten und technischen Brennern, wie sie in der Industrie eingesetzt werden.

Dank des exzellenten optischen Zugangs können Verbrennungsphänomene nicht nur mit konventionellen Messmethoden, sondern auch mit moderner Laser-Messtechnik sehr detailliert analysiert werden. Die Forschungsplattform mit ihren sehr gut bekannten Randbedingungen wird deshalb viel genutzt, um wertvolle Validierungsdatensätze zu erstellen.

Die umfangreiche Infrastruktur ermöglicht auch komplexe Tests mit Wasserstoffgemischen und reinem Wasserstoff unter realen Triebwerksbedingungen. Der Prüfstand ist deshalb für die Optimierung von Gasturbinen-Brennkammersystemen für den zukünftigen Einsatz von Wasserstoff von besonderem Wert. Darüber hinaus wird er u.a. für die Untersuchung alternativer Flüssigbrennstoffe eingesetzt.

Nachfolgend einige technische Fakten zum Hochdruckbrennkammer-Prüfstand Stuttgart (HBK-S):

Infrastruktur, Meßtechnik

Kennwerte, Ausstattung

Brennstoffversorgung

Erdgas, Erdgas/Propan, Synthesegas, Wasserstoff und deren Gemische

Heizöl, Kerosin

andere Brennstoffe nach Bedarf

Flammentemperatur

Tfl > 2000 K möglich

Luftversorgung

40 bar, 1,2 kg/s, max. 1000 K

5 getrennt regelbare Teilströme (Haupt-, Kühlluft etc.), zwei beheizbar

Optische Diagnostik

CARS, OH Chemilumineszenz, Hochgeschwindigkeitsvisualisierung, LII, PIV, PLIF, Raman

Prüfstands-Messtechnik

Drucksensoren, Thermoelemente, Durchfluss-Messgeräte, GC, Abgasanalytik, Druckpulsationsmessung (10 kHz)

Thermische Leistung

max. 2 MW

Brennersysteme und Diagnostik

Die Abteilung entwickelt Lösungen für die Umstellung von stationären Gasturbinen und Flugzeugantrieben auf den Betrieb mit nicht-fossilen Brennstoffen wie Wasserstoff oder Brennstoffen aus Power to Liquid-Prozessen.

Kontakt

Dr. Oliver Lammel

Abteilungsleiter
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Verbrennungstechnik
Brennersysteme und Diagnostik
Pfaffenwaldring 38-40, 70569 Stuttgart