Demonstration der emissionsarmen direkten H2-Verbrennung in Turbinen (für stationäre und mobile Anwendungen), Teilvorhaben: Prototypentests

Description: Für die Nutzung von Wasserstoff in Luftfahrttriebwerken gibt es bisher keine geeigneten Brennkammerkonzepte. Der ASt untersucht das Verhalten einer neu konzipierten flugtriebwerks-tauglichen Düse zur direkten Wasserstoff (H2)-Verbrennung in einer Rich-Quench-Lean (RQL)-Brennkammer unter Hochdruckbedingungen und adressiert dabei auch den Einfluss der Wasserdampfinjektion auf das Betriebsverhalten. Die neue Technologie kann auch für stationäre Gasturbinen in der Energie eingesetzt werden. Dieses Projekt konzentriert sich darauf, eine erste Antwort auf die Frage zu liefern, ob eine Wasserstoffnutzung in typischen RQL-Brennkammern von modernen Turbofan-Triebwerken sinnvoll möglich ist. Der Ansatz dieses Projekts ist es, möglichst nah an bestehenden Brennkammerkonzepten zu bleiben; dadurch wird ein Retrofit möglich. Der im Verbund entwickelte Injektor wird dabei an die Versuchshardware des DLR-Hochdruckprüfstands adaptiert und die Eindüsung von Wasserdampf in den Versuchsträger implementiert. Mittels konventioneller, optischer und laserbasierter Messmethoden wird das Brennerverhalten im angestrebten Betriebsbereich grundlegend sowie detailliert charakterisiert. Diese Charakterisierung erfolgt sowohl für die reine Wasserstoffnutzung als auch für die zusätzliche Dampfinjektion mittels Abgassensorik, Druckpulsationssonden und wissenschaftlichen Kameras zur Ermittlung von Lage, Form und Ausdehnung der Flammenreaktion. Die Messergebnisse dienen der Identifikation und dem Verständnis der dominierenden Prozesse der H2-Hochdruckverbrennung sowie als Validierungsdaten für industrielle Entwicklungstools.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Wasserdampf ? Wasserstoff ? Gasturbine ? Energie ? Messverfahren ? Nachrüstung ? Technischer Fortschritt ?

Region: Baden-Württemberg

Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Finanzielle Förderung)
• Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Verbrennungstechnik (Projektverantwortung)
• Karlsruher Institut für Technologie (Mitwirkung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2023-01-01 - 2025-12-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Prototype testing
  Description: To date, there are no suitable combustion chamber concepts for the use of hydrogen in aircraft engines. The ASt investigates the behavior of a newly designed jet engine-suitable nozzle for direct hydrogen (H2) combustion in a rich quench lean (RQL) combustor under high-pressure conditions and also addresses the influence of water vapor injection on the operating behavior. The new technology can also be applied to stationary gas turbines in energy. This project focuses on providing an initial answer to the question of whether hydrogen utilization is reasonably possible in typical RQL combustors of modern turbofan engines. The approach of this project is to stay as close as possible to existing combustor concepts; thus, retrofit will be possible. The injector developed in the joint project will be adapted to the test hardware of the DLR high-pressure test stand and the injection of water vapor will be implemented in the test vehicle. Conventional, optical and laser-based measurement methods will be used to characterize the burner behavior in the targeted operating range both fundamentally and in detail. This characterization is carried out both for the pure hydrogen utilization and for the additional steam injection by means of exhaust gas sensors, pressure pulsation probes and scientific cameras to determine the position, shape and expansion of the flame reaction. The measurement results are used to identify and understand the dominant processes of high-pressure H2 combustion and as validation data for industrial development tools. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1123327

Status

Aktiv

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