Selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden in Kraftfahrzeugen ...

5 Spray/Wand-Interaktion
Der Wärmeaustausch mit Wand und Gasphase ist durch
˙Qi−f = αi−fAcell (Ti − Tf) (5.43)
gegeben. Der Index i steht für Wand (w) und Gasphase (g). Die Berechnung der
Wärmeübergangskoeffizienten αi−f wird im nächsten Abschnitt erläutert.
Für eine numerisch stabile Lösung und zur Auflösung der steilen Gradienten bei der
Aufheizung und der Verdunstung werden die Filmenergiegleichung und die Verdunstungsroutinen
in dieser Arbeit über ein adaptives Zeitschrittverfahren gekoppelt.
5.5 Wandbeschreibung
Das thermische Verhalten der Wand hat einen großen Einfluss auf die Spray/Wand-
Interaktion und die Wandfilmbildung. Im Folgenden wird auf die numerische Beschreibung
der Wand und deren Randbedingungen für den Fall einer Rohrbewandung eingegangen.
Am Anfang stehen jedoch einige wichtige Vorüberlegungen zur Modellbildung.
Die Rohrwand steht in Wechselwirkung mit dem Abgas, dem Film und der Umgebung.
Weiterhin tritt Wärmeleitung innerhalb der Rohrwand auf. Mit der heutigen Rechnerleistung
einer Workstation ist es möglich, etwa 103 Zeitschritte einer 3-D-Simulation
der Reduktionsmittelaufbereitung in einfachen Abgasanlagengeometrien in einer Zeitdauer
von einigen Stunden bis zu wenigen Tagen zu berechnen. Bei Zeitschrittweiten
von ca. 10−3 Sekunden können so maximal einige Sekunden Echtzeit berechnet werden.
Da die üblichen Zeiten für die Spraykühlung in der Größenordnung von 101 − 102 Sekunden liegen (siehe Kapitel 5.7.2), können nicht alle physikalischen Phänomene
innerhalb der Rohrwand im Detail berücksichtigt werden. Der Temperaturunterschied
zwischen der Außen- und Innenwand des Abgasrohrs kann vernachlässigt werden, da
dessen Wärmedurchgangswiderstand deutlich geringer ist als der Wärmeübergangswiderstand
der Konvektion (hw/λw