Entwicklung und Anwendung eines Messverfahrens mittels gefilterter Rayleighstreuung zur Bestimmung der Turbineneintrittstemperaturverteilung in konventionellen Erdgaskraftwerken

Eine Steigerung des Wirkungsgrades der stationären Gasturbine der damit verbundenen Verbesserung der Umweltverträglichkeit ist durch eine Erhöhung der Turbineneintrittstemperatur bei gleichzeitiger Senkung des Kühlluftbedarfs zu erzielen. Allerdings bewirkt eine solche Maßnahme eine erhöhte thermische Belastung der Turbinenschaufeln, die insbesondere durch auftretende Spitzen aufgrund einer inhomogenen Temperaturverteilung verstärkt wird. Daher ist zur sicheren Beherrschung hoher Austrittstemperaturen bei niedrigen Schadstoffemissionen die genaue Kenntnis der Strömungsparameter in der Turbineneintrittsebene unerlässlich.

Die Entwicklung und Anwendung eines laser-optischen Messverfahrens auf Basis der gefilterten Rayleighstreuung (FRS) zur Bestimmung dieser Größen ist Ziel der durchzuführenden Arbeit. Dazu sollen spektrale Filtertechniken mit einem kontinuierlichen Lasersystem der zeitlichen Gate-Technik mit einem Pulslasersystem gegenübergestellt werden.

Die Arbeit umfasst folgende Punkte:

Auslegung und Realisierung eines Temperatur- und Druckstabilisierten Etalons für die spektrale Filterung von thermischer Hintergrundstrahlung
Aufbau eines synchronisierten Kamera- und Lasersystems für gepulste FRS-Messungen
Durchführung von Kalibriermessungen im Labor mit Puls- und cw-Systemen
Vergleich der Filterprinzipien und Auswahl des bestgeeigneten Systems
Anwendung an einem realitätsnahen Hochdruck-Verbrennungsprüfstand

Den Rahmen dieser Arbeit bildet das vom BMWI geförderte Vorhaben „Entwicklung von Verbrennungstechnologien für die klimaschonende Energieerzeugung – Projekt 2E: Anwendung Optische Messung von Turbineneintrittsprofilen“.

Weitere Informationen

Unternehmen

Thesius Inspiration

Bereich/Abteilung

DLR-Institut für Antriebstechnik

Abschlussart

Bachelorarbeit

Branche

Forschung und Entwicklung

Schlagwörter

Hochdruck-Verbrennungsprüfstand Puls- und cw-Systemen FRS-Messungen thermische Hintergrundstrahlung Schadstoffemissionen Umweltverträglichkeit Gasturbine

Anforderungen

Physikstudent/in o.ä., vorzugsweise mit Kenntnissen über Laserphysik, Bildverarbeitung, Regeltechnik, Programmiererfahrung in LabView und/oder MatLab

Zusatzinformationen

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Fachliche/r Ansprechpartnerin

Ulrich Doll

Institut für Antriebstechnik
Tel.: +49 2203 601-2843

Dr. Guido Stockhausen

Institut für Antriebstechnik
Tel.: +49 2203 601-3536