Simon Wachter, M.Sc.

Simon Wachter, M.Sc.

  • Engler-Bunte-Institut, EBI ceb
    Chemische Energieträger – Brennstofftechnologie

    Engler-Bunte-Ring 1
    76131 Karlsruhe

Hochdruck-Flugstromvergasung

Phasen-Doppler-Anemometer-Messung Simon Wachter
Aufnahme der Phasen-Doppler-Anemometer-Messung zur Bestimmung von lokaler Tropfengröße und –geschwindigkeit am Versuchsstand PAT

Die Hochdruck-Flugstromvergasung ist eine effiziente Technologie zur Wandlung von minderwertigen Brennstoffen in den hochwertigen chemischen Energieträger Synthesegas. Der Vergasungsprozess und damit die Qualität des Synthesegases hängen wesentlich von der Güte der Zerstäubung des eingesetzten Brennstoffs ab. Für hochviskose Brennstoffe werden außenmischende Zweistoffdüsen eingesetzt, die Sauerstoff/Dampf-Gemische als Zerstäubungsmedium nutzen. Das Zerstäubungsmedium dient somit gleichzeitig als Reaktionspartner, was eine direkte Abhängigkeit der Stöchiometrie des Vergasungsprozesses von der Betriebsweise der Brennerdüse zur Folge hat. Das den Zerstäubungsprozess wesentlich bestimmende Massenstromverhältnis von Zerstäubungsmedium zu Brennstoff, die Gas-to-Liquid Ratio (GLR), ist deshalb auf Werte im Bereich GLR < 1 limitiert. Zur Untersuchung des Zerstäubungsprozesses unter für die Flugstromvergasung typischen Bedingungen wird am Institut für Technische Chemie, ITC vgt der Hochdruck-Zerstäuberteststand PAT (Pressurized Atomization Test Rig), sowie der atmosphärische Zerstäuberteststand ATMO (ATMOspheric Spray Test Rig) betrieben. Die Versuchsanlagen ermöglichen die Untersuchung des Primärstrahlzerfalls am Düsenmund und der Sprayqualität mittels optischer und laserbasierter Messtechniken.

Poster

Arbeitsschwerpunkte:

  • Zerstäubung von hochviskosen Flüssigkeiten und Suspensionen
  • Untersuchung des Systemdruckeinflusses auf die Zerstäubung
  • Entwicklung von Zweistoffdüsen für die Flugstromvergasung

Besuchen Sie gerne auch die Seite unserer Arbeitsgruppe Flüssige Brennstoffe/Zerstäubung unter:
https://www.itc.kit.edu/390.php

Video

Video des Primärzerfalls einer hochviskosen Glycerin/Wasser – Mischung (etaliq = 100 mPa s) bei Umgebungsdruck (p = 1 bar) und GLR = 0.6 (vgas = 60 m s-1) unter Nutzung einer außenmischenden Zweistoffdüse zentraler Strahlvorlage

Video

Video des Primärzerfalls einer hochviskosen Glycerin/Wasser – Mischung (etaliq = 100 mPa s) bei Umgebungsdruck (p = 1 bar) und GLR = 0.4 (vgas = 120 m s-1) unter Nutzung einer außenmischenden Zweistoffdüse mit Flüssigkeitsvorlage über einen Ringspalt

Video

Video des Primärzerfalls von Wasser (etaliq = 1 mPa s) bei einem Systemdruck von p = 21 bar und GLR = 3.6 (vgas = 60 m s-1) unter Nutzung einer außenmischenden Zweistoffdüse zentraler Strahlvorlage

Veröffentlichungen


Effect of gas jet angle on primary breakup and droplet size applying coaxial gas-assisted atomizers [in press].
Wachter, S.; Jakobs, T.; Kolb, T.
2021. ICLASS - Institute for Liquid Atomization and Spray Systems
Two-phase free jet model of an atmospheric entrained flow gasifier.
Hotz, C.; Haas, M.; Wachter, S.; Fleck, S.; Kolb, T.
2021. Fuel, 304, Art.-Nr.: 121392. doi:10.1016/j.fuel.2021.121392
Comparison of Central Jet and Annular Sheet Atomizers at Identical Gas Momentum Flows.
Wachter, S.; Jakobs, T.; Kolb, T.
2021. Industrial & engineering chemistry research, 60 (30), 11502–11512. doi:10.1021/acs.iecr.1c01526
Towards system pressure scaling of gas assisted coaxial burner nozzles – An empirical model.
Wachter, S.; Jakobs, T.; Kolb, T.
2021. Applications in energy and combustion science, 5, Art.-Nr. 100019. doi:10.1016/j.jaecs.2020.100019
Effect of Solid Particles on Droplet Size Applying the Time-Shift Method for Spray Investigation.
Wachter, S.; Jakobs, T.; Kolb, T.
2020. Applied Sciences, 10 (21), Article no: 7615. doi:10.3390/app10217615
Effect of elevated pressure on air-assisted primary atomization of coaxial liquid jets : Basic research for entrained flow gasification.
Zhang, F.; Zirwes, T.; Müller, T.; Wachter, S.; Jakobs, T.; Habisreuther, P.; Zarzalis, N.; Trimis, D.; Kolb, T.
2020. Renewable & sustainable energy reviews, 134, Article no: 110411. doi:10.1016/j.rser.2020.110411
Air-Assisted Atomization at Constant Mass and Momentum Flow Rate: Investigation into the Ambient Pressure Influence With the Smoothed Particle Hydrodynamics Method.
Chaussonnet, G.; Joshi, S.; Wachter, S.; Koch, R.; Jakobs, T.; Kolb, T.; Bauer, H.-J.
2020. Journal of engineering for gas turbines and power, 142 (3), Art.Nr. 031019. doi:10.1115/1.4044968
Numerical study on the application of vacuum insulation panels and a latent heat storage for refrigerated vehicles with a large Eddy lattice Boltzmann method.
Gaedtke, M.; Wachter, S.; Kunkel, S.; Sonnick, S.; Rädle, M.; Nirschl, H.; Krause, M. J.
2020. Heat and mass transfer, 56 (4), 1189–1201. doi:10.1007/s00231-019-02753-4
Numerical and Experimental Investigations of Primary Breakup of High-Viscous Fluid at Elevated Pressure [in press].
Zhang, F.; Zirwes, T.; Wachter, S.; Jakobs, T.; Habisreuther, P.; Zarzalis, N.; Dimosthenis, T.; Kolb, T.
2019. 29th European Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, Paris, 2-4 Sep 2019
Comparison of spray quality for two different flow configurations: Central liquid jet versus annular liquid sheet.
Wachter, S.; Jakobs, T.; Kolb, T.
2019. 29th European Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, Paris, 2-4 Sep 2019
Untersuchung von Brennerdüsen bei erhöhtem Systemdruck.
Wachter, S.; Jakobs, T.; Kolb, T.
2019, April 3. Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe "Hochtemperaturtechnik" (2019), Karlsruhe, Deutschland, 2.–3. April 2019
Numerical and Experimental Investigations of Primary Breakup of High-Viscous Fluid at Elevated Pressure.
Zhang, F.; Zirwes, T.; Wachter, S.; Jakobs, T.; Habisreuther, P.; Zarzalis, N.; Trimis, D.; Kolb, T.
2019. 29th European Conference Liquid Atomization & Spray Systems (ILASS 2019), Paris, Frankreich, 2.–4. September 2019
Effect of elevated pressure on primary jet-breakup: Basic research for entrained flow gasification.
Zhang, F.; Müller, T.; Zirwes, T.; Wachter, S.; Jakobs, T.; Habisreuther, P.; Zarzalis, N.; Trimis, D.; Kolb, T.
2019. 29. Deutscher Flammentag (2019), Bochum, Deutschland, 17.–18. September 2019
Air-Assisted Atomization at Constant Mass and Momentum Flow Rate: Investigation of the Ambient Pressure Influence with the SPH Method.
Chaussonnet, G.; Joshi, S.; Wachter, S.; Koch, R.; Jakobs, T.; Kolb, T.; Bauer, H.-J.
2019. Proceedings of the ASME Turbo Expo 2019: Turbomachinery Technical Conference and Exposition (GT2019), The American Society of Mechanical Engineers (ASME). doi:10.1115/GT2019-90372
Application of a lattice Boltzmann method combined with a Smagorinsky turbulence model to spatially resolved heat flux inside a refrigerated vehicle.
Gaedtke, M.; Wachter, S.; Rädle, M.; Nirschl, H.; Krause, M. J.
2018. Computers and mathematics with applications, 76 (10), 2315–2329. doi:10.1016/j.camwa.2018.08.018