Selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden in Kraftfahrzeugen ...
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5 Spray/Wand-Interaktion f = 3 2 uD2 Pinhole . Die verwendeten Düsen besitzen einen Durchmesser von 50 µm bzw. 100 µm. Die Tropfengeschwindigkeit variiert zwischen 5 und 20 m/s. Die Frequenz wird in Abhängigkeit von der jeweils gewünschten Geschwindigkeit gewählt. Der Versuchsaufbau der Visualisierung ist in Abbildung 5.11 dargestellt. Als Lichtquelle dient eine Funkenblitzlampe, die einen Lichtimpuls von ca. 20 ns Dauer erzeugt. Das Licht des Funkens wird in eine optische Faser eingekoppelt und an deren Austritt auf eine Streuscheibe projiziert. Der entstehende Lichtfleck wird durch eine konvexe Linse auf die Kamera gerichtet, wobei der auszuleuchtende Bereich in der Nähe der Strahltaille liegt. Somit entsteht ein gleichmäßig ausgeleuchteter Bereich großer Helligkeit im Streuscheibe optische Faser Linse Funkenblitzlampe D 3 d Tropfenkettengenerator Primärtropfen 15-30mm beheizte Wand CCD Kamera Abbildung 5.11: Aufbau zur Visualisierung von Tropfenketten von der Kamera betrachteten Ausschnitt. Die Tropfenkette trifft in der Schärfeebene der Kamera auf die Wand. Es können verschiedene Wandeinsätze verwendet werden, die mit einem Heizleiter auf Temperaturen bis zu 573 K beheizt werden. Die Temperaturmessung erfolgt mit einem 0.5 mm dicken Thermoelement 0.5 mm unter der Oberfläche. Die Tropfen treffen direkt über dem Thermoelement auf die Wand auf. Die durch die Tropfengröße und -geschwindigkeit bedingten hohen Tropfenfrequenzen von bis zu 100000 Hz führen zu Temperaturgradienten in der Wand. Um die Temperaturdifferenz zwischen realer Oberflächentemperatur, welche für das Tropfenregime charakteristisch ist, und gemessener Wandtemperatur zu minimieren, wird ein Wandeinsatz mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit (AlSi12CuMgNi) eingesetzt. Die mittlere 86
5.6 Experimente Rautiefe der Wand beträgt Rz =14.1 µm. Alle Visualisierungen werden mit einem Auftreffwinkel von 45◦ durchgeführt. Neben der Variation der Wandtemperatur für unterschiedliche K-Zahlen wurde auch eine Variation der Harnstoffkonzentration zwischen 0 % und 50 % Massenanteil bei einer konstanten K-Zahl und variierender Wandtemperatur durchgeführt. 5.6.2 Temperaturmessungen zur Spraykühlung An einem Strömungsprüfstand wurden transiente Temperaturmessungen zur Untersuchung der Spraykühlung durchgeführt. Die gewünschten Betriebsbedingungen werden mit einem Schraubenverdichter und elektrischen Heizern dargestellt. In einen Rechteckkanal mit 94 x 94 mm2 Querschnitt wurde eine Edelstahlplatte mit 2 mm Wanddicke installiert, siehe Abbildung 5.12. Die Stahlplatte wird von dem Gas beidseitig umströmt. u,T g g 20 mm 70 mm AD- Wandler 31° 1 2 3 4 PC 46 mm Edelstahlplatte, 2 mm 46 mm 0.2 mm Abbildung 5.12: Aufbau zur Temperaturmessung bei der Spraykühlung Damit sind definierte thermische Randbedingungen, wie sie auch für die spätere Simulation notwendig sind, sichergestellt. Durch zwei gegenüberliegende Sichtfenster mit 300 mm Länge ist der Kanal optisch zugänglich. Zur Temperaturmessung wurde die Edelstahlplatte mit NiCr-Ni-Thermoelementen mit 1 mm Durchmesser versehen. Die Thermoelemente werden in eine Nut eingelegt und mit 2-Komponentenkleber fixiert. Der Abstand zur Plattenoberseite beträgt 0.2 mm. 87
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5.6 Experimente<br />
Rautiefe der Wand beträgt Rz =14.1 µm. Alle Visualisierungen werden mit e<strong>in</strong>em<br />
Auftreffw<strong>in</strong>kel <strong>von</strong> 45◦ durchgeführt. Neben der Variation der Wandtemperatur für<br />
unterschiedliche K-Zahlen wurde auch e<strong>in</strong>e Variation der Harnstoffkonzentration zwischen<br />
0 % und 50 % Massenanteil bei e<strong>in</strong>er konstanten K-Zahl und variierender Wandtemperatur<br />
durchgeführt.<br />
5.6.2 Temperaturmessungen zur Spraykühlung<br />
An e<strong>in</strong>em Strömungsprüfstand wurden transiente Temperaturmessungen zur Untersuchung<br />
der Spraykühlung durchgeführt. Die gewünschten Betriebsbed<strong>in</strong>gungen werden<br />
mit e<strong>in</strong>em Schraubenverdichter und elektrischen Heizern dargestellt. In e<strong>in</strong>en Rechteckkanal<br />
mit 94 x 94 mm2 Querschnitt wurde e<strong>in</strong>e Edelstahlplatte mit 2 mm Wanddicke <strong>in</strong>stalliert,<br />
siehe Abbildung 5.12. Die Stahlplatte wird <strong>von</strong> dem Gas beidseitig umströmt.<br />
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Abbildung 5.12: Aufbau zur Temperaturmessung bei der Spraykühlung<br />
Damit s<strong>in</strong>d def<strong>in</strong>ierte thermische Randbed<strong>in</strong>gungen, wie sie auch für die spätere Simulation<br />
notwendig s<strong>in</strong>d, sichergestellt. Durch zwei gegenüberliegende Sichtfenster mit<br />
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Edelstahlplatte mit NiCr-Ni-Thermoelementen mit 1 mm Durchmesser versehen. Die<br />
Thermoelemente werden <strong>in</strong> e<strong>in</strong>e Nut e<strong>in</strong>gelegt und mit 2-Komponentenkleber fixiert.<br />
Der Abstand zur Plattenoberseite beträgt 0.2 mm.<br />
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