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HBK2 (Hochdruck-Brennkammer-Prüfstand 2)



HBK 2 Header

ALLGEMEIN

Der Hochdruck Brennkammertest Prüfstand 2 (HBK 2) wird als Forschungsplattform für Validierungen von Brennkammertechnologien der nächsten Generation genutzt. Ziel ist es Partnern des Instituts eine Beschleunigung des Entwicklungszyklus für die Gasturbinenkomponente Brennkammer zum Einsatz in fliegenden Triebwerken und Kraftwerksturbinen zu ermöglichen. Hierzu bündelt das Institut seine Kernkompetenz „Validierungsarbeiten von Brennkammertechnologien bis zu 40bar“ und seine Spitzenforschung „fortgeschrittene minimal-invasive Messmethoden“ zu einem weltweit einmaligen Leistungsmerkmal. In Kooperation mit Forschungspartnern bietet das DLR Expertise und Anlagenausstattung, um den Stand der Wissenschaft zur Diagnose von Verbrennungsprozessen fortzuentwickeln. Gesellschaftliche Anforderungen zu Klimaschutz und Energiewende fordern in den nächsten 10Jahren eine Intensivierung der Forschung, die mittels der modernisierten Forschungsplattform HBK2 zu einer Beschleunigung von Entwicklungsprozessen für Brennkammertechnologie führt.

Die modernisierte Anlagenausstattung des HBK2 unterstützt den Brennkammerentwickler bei der Simulation von Verbrennungsprozessen unter realistischen thermodynamischen Parametern (@40bar, 60MWth). Die Simulation des Verbrennungsprozesses ist mit Future Fuels wie auch Standardbrennstoffen in gasförmigen und flüssiger Phase realisierbar. Flexible Versorgungssysteme  Brennkammer ermöglichen dem Brennkammerentwickler Freiheitsgrade im Validierungsbetrieb unabhängig von der Kennlinie (Load curve) der realen Gasturbine. Projektspezifische wissenschaftliche Anforderungen aus Grundlagen- wie auch angewandter Forschung werden flexibel in die Prüfstandstechnologie integriert. Zur Flexibilisierung der Prüfstandstechnologie wird ein dreiphasiger Prozess von Bedarfsermittlung, Engineering, Beschaffung, Montage, Inbetriebnahme in Zusammenarbeit mit den Nutzern eingesetzt. Erfahrene und hoch motivierte Mitarbeiter mit einem weiten Spektrum an Qualifikationen und Kompetenz sind der Garant für die Reduzierung von zukünftigen Validierungs- und Entwicklungszeiten. Die Forschungsplattform steht für mehrwöchige Testkampagnen im Mehrschichtbetrieb zur Verfügung. Der Zugang zur Forschungsplattform ist nicht beschränkt und frei für Forschungspartner des Instituts.

Das Institut integriert kontinuierlich den mittelfristigen Forschungsbedarf in die Anlagenausstattung des HBK2:

  • 2019: HBK2 Schalldämpfermodernisierung zur Erhöhung der thermischen Leistung
  • 2019/20/21: Eigenentwicklung und Qualifizierung von Sonden zur Erfassung der Reaktionszone unter Druck
  • 2020/21: Ausbau von Diagnosemethoden zur Bestimmung von Partikeln und Qualifizierung von eigenentwickelten optischen Messverfahren
     

EINSATZGEBIET

  • Luftfahrt: Validierung von Prototypen Fett-Magermodultechnik in Multisektor- oder Vollringexperimenten bei realen Betriebsbedingungen für Brennkammerdruck und Abgastemperatur
  • Luftfahrt/Energietechnik: Grundlagenforschung zur DLR Eigenentwicklung von optischer Messtechnik bei realen Betriebsbedingungen
  • Energietechnik: Flexibilisierung von Gasturbinen im heutigen Energiemarkt (Brennstoffflexibilität): Substitution von Standardbrennstoffen zu Future Fuels (Wasserstoff) zur Reduzierung von klimabelastenden Emissionen
  • Energietechnik: Simulation von Demonstration von Brennkammertechnologien zur CO2 Abscheidung
  • Energietechnik: Demonstration von Oxy Fuel - Brennkammertechnologie unter realen Drücken bis zu 300bar


TECHNISCHE DATEN

Forschungsplattform zur Validierung von Brennkammertechnologien der nächsten Generation zum Einsatz in Luftfahrtanwendungen und stationäre Gasturbinen. Bei folgenden Angaben handelt es sich um Richtwerte, welche bei Bedarf durch Erweiterungen angepasst werden.

  • Thermische Leistung Brennkammer: 60 [MWth]
  • Realistische Betriebsbedingungen für Brennkammereintritt:
    •  
    Brennkammereintrittsluft: flexibel [kg/s]
    •  
    Brennkammereintrittsdruck: bis 40 [bar]
    •  
    Brennkammereintrittstemperatur: bis 700 [°C]
    •  
    Kraftstoffmassenstrom: flexibel [kg/s]
    •  
    Brennkammeraustrittstemperatur: flexibel [°C]


PROJEKT-HIGHLIGHTS

  • HPFANN
    Ziel: Optimierung von Ruß- und Schadstoffausstoß bei Luftfahrtbrennkammern in der Entwicklungskette
  • COORETEC CO2 Reduktionstechnologien:
    Ziel: Demonstration einer Abgas-Rückführung im Alltagsbetrieb eines stationären Kraftwerks
  • CLEAN SKY
    Ziel: Demonstration von Brennkammertechnologien

Kontakt
Deniz Baltaci
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Antriebstechnik
, Brennkammertest
Köln

Tel.: +49 2203 601-2542

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