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Bestimmung optischer Parameter fester Schwämme

Bestimmung optischer Parameter fester Schwämme
Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Benjamin Dietrich

Förderung:

KIT Start-Up

1 Hintergrund

Als feste Schwämme werden hochporöse, offenzellige und daher allseitig durchströmbare Netzwerkstrukturen aus keramischen oder metallischen Basismaterialien bezeichnet. Aufgrund der hohen Porosität besitzen sie einen vergleichsweise niedrigen Druckverlust. Die große spezifische Oberfläche sowie die kontinuierliche feste Phase begünstigen den Wärmetransport. Mögliche technische Anwendungen für deren Einsatz sind z.B. Porenbrenner, oder Solarturmkraftwerke. Zur Auslegung dieser Technologien sind verlässliche Wärmetransport-modelle im Hochtemperaturbereich unbedingt erforderlich. Die Modellierung des Wärme-transports durch Strahlung erfolgt dabei zumeist unter Verwendung sog. optischer Parameter, wie z.B. der Extinktionskoeffizient.

2 Forschungsarbeiten

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die modellhafte Beschreibung des Wärmetransports in-folge Strahlung, welche vor allem bei hohen Temperaturen einen merklichen Einfluss ausübt. Hypothese ist, dass die bereits in der Vergangenheit erfolgreich für Kugelschüttungen ver-wendete Rosseland-Gleichung auch für Schwammstrukturen anwendbar ist. Diese lautet:

q ̇rad=(16⋅σ⋅T3)/(3⋅ER )⋅dT/dx

Darin sind σ die Stefan-Boltzmann-Konstante, T die Temperatur und ER der Rosseland-Extinktionskoeffizient. Dieser ist in obiger Gleichung die einzige Unbekannte und wird mit Hilfe der IR-Spektroskopie für verschiedene Schwammtypen bestimmt. Dabei sollen Abhän-gigkeiten von der ppi-Zahl, der Porosität und des Materials untersucht werden. Die Validie-rung erfolgt über unabhängige Versuche in einer Hochtemperatur-Zweiplattenapparatur.