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W. Payer:
"Chemical-Kinetic Characterization of Autoignition and Combustion of Liquid Fuels";
Supervisor: E. Pucher; E 315 Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau, 2002.

Die ModelIierung interner Prozesse für Dieselmotoren hat zu hochkomplexen Berechnungen auf dem Gebiet der Strömungsdynamik und der Reaktionschemie geführt. Für solche Berechnungen werden üblicherweise Modelltreibstoffe, welche aus ein bis zwei Kohlenwasserstoffverbindungen bestehen, herangezogen um den numerischen Aufwand gering zu halten. Das Ziel dieser Studie ist die Charakterisierung von verschiedenen Modelltreibstoffen und auch von realen Dieseltreibstoffen in ihrem Selbstzündungs- und Verlöschungsverhalten. Die unvorgemischte Verbrennung von flüssigen Kohlenwasserstoffen in einer Gegenstromanordnung wurde experimentell untersucht. Ein Oxidatorstrom, bestehend aus Sauerstoff und Stickstoff, strömt senkrecht auf den, vom Brennstoffbad abdampfenden, Brennstoff. Die Position der entstehenden Flamme liegt leicht über der Oberfläche des Brennstoffbades. Auf Selbstzündung wurden untersucht: n-Heptan, n-Dekan, n-Dodekan, JP-10, ein zertifizierter Testdiesel und Diesel #2 von einer Tankstelle, sowie eine Mischung aus 70 Vol.% n-Dekan und 30 Vol.% o-Xylol. In diesen Experimenten wurde der Oxidatorstrom vorgeheizt, bis der Brennstoff zündete. Die Temperatur des Oxidatorstroms lag dabei zwischen 1070 Kund 1230 K. Auf Verlöschung wurden untersucht: n-Heptan, n-Dekan, n-Dodekan, ein zertifizierter Testdiesel und Diesel #2 von einer Tankstelle, sowie eine Mischung aus 70 Vol.% n-Dekan und 30 Vol.% o-Xylol und eine Mischung aus 80 Vol.% n-Dekan und 20 Vol.% o-Xylol. In diesen Experimenten wurde der Sauerstoffanteil im Oxidatorstrom verringert, bis die Flamme erlosch. Der Masseanteil von Sauerstoff im Oxidatorstrom lag zwischen 0.165 und 0.206. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass die Selbstzündungscharakteristik von Diesel durch eine Mischung aus 80 Vol.% n-Dekan und 20 Vol.% o-Xylol besser beschrieben wird als durch n-Heptan, welches in vorangegangenen Studien verwendet wurde.
Weiters wurden numerische Studien für n-Heptan durchgeführt und mit den experimentell ermittelten Werten verglichen. Speziell bei niedrigen Streckungsraten des Oxidatorstromes kann die Selbstzündung nicht mit ausreichender Genauigkeit vorhergesagt werden. Für drei Spezialfälle wurden die Profile der entstehenden Zwischenprodukte untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass OC7H13O2H, C2H4 und OH als Indikatoren für die Selbstzündung von n-Heptan angesehen werden können.