[Back]

L. Ederer:
"CFD-Simulation von Gasbrennern";
Supervisor: M. Haider, P. Steiner; Institut für Energietechnik und Thermodynamik, 2017.

The aim of this study was to examine a gas swirl burner (diffusion burner) the flow conditions, as well as carbon monoxide and nitrogen oxide emissions. For this purpose, the program package ANSYS, version 15.0, was used. The three-dimensional geometry construction and meshing was done with ANSYS ICEM CFD and the numerical simulations with ANSYS FLUENT.
The examination of the natural-gas burner was carried out by several simulations. Because the swirl strength has a great influence on the mixing process of the air with the fuel, the burn-out and the pollutant emissions, different angles of swirl of the air as well as two different variations of the nozzle number of the fuel inlet were examined. In addition a counter-swirl simulation was performed for the two air inlets for the swirl angle of 45°. On the basis of the obtained simulation results, these different variants could be compared and discussed.
The case of a 60° swirl angle and 6-nozzle arrangement was also simulated with different turbulence models suitable for a swirl burner.

Ziel dieser Arbeit war es die Strömungsverhältnisse, die Kohlenmonoxid- und die Stickoxid-Emissionen in einem Erdgasdrallbrenner (Diffusionsbrenner) zu untersuchen. Dazu wurde das Programmpaket von ANSYS, Version 15.0, verwendet, wobei die dreidimensionale Geometrieerstellung und Vernetzung mit ANSYS ICEM CFD und die numerischen Simulationen mit ANSYS FLUENT durchgeführt wurden.
Die Untersuchung des Erdgasdrallbrenners erfolgte anhand mehrerer Simulationen. Da die Drallstärke einen großen Einfluss auf den Durchmischungsprozess der Luft mit dem Brennstoff, den Ausbrand und die Schadstoffemissionen hat, wurden verschiedene Drallwinkel der Luft sowie zwei verschiedene Variationen der Düsenanzahl des Brennstoffeintritts untersucht. Zusätzlich wurde für den Drallwinkel von 45° eine Gegendrallsimulation für die zwei Lufteintritte durchgeführt. So konnten anhand der gewonnenen Simulationsergebnisse diese verschiedenen Varianten miteinander verglichen und diskutiert werden.
Der Fall mit 60°-Drallwinkel und 6-Düsen-Anordnung wurde außerdem mit unterschiedlichen, für einen Drallbrenner in Betracht kommenden, Turbulenzmodellen simuliert.

Gasbrenner, Kohlenmonoxid- und die Stickoxid-Emissionen, Drallbrenner