Das Projekt "Entwicklung eines mobilen Feldinstruments fuer die schnelle simultane Messung von OH- und HO2-Radikalen in der Troposphaere durch laserinduzierte Fluoreszenz mit hoher Wiederholungsrate" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre durchgeführt. Objective: This project aims to develop an operative mobile field instrument for the highly sensitive, fast in-situ measurement of OH and HO2 in the troposphere. The oxidizing capacity of the troposphere is mainly determined by the concentration of hydroxyl-radicals (OH), which control the removal of most naturally and anthropogenically produced atmospheric trace gases. Thus, the understanding of the tropospheric chemistry requires the direct measurement of OH-radicals in the atmosphere. There is an urgent need for highly sensitive instruments that can measure tropospheric OH-concentrations with good temporal and spatial resolution. Furthermore, simultaneous measurements of hydroperoxy-radicals (HO2) are needed to assist the interpretation of chemistry. The OH-radicals are sampled by fast gas-expansion of ambient air into a low pressure fluorescence chamber and are detected by laser-induced fluorescence (LIF) using the excitation wavelength 308 nm. A high-repetition rate laser system will be used to give adequate sensitivity (105 OH/cm3 in a few minutes). This technique is essentially free from interferences by laser generated OH. The nearly simultaneous measurement is achieved by chemical conversion of atmospheric HO2 into OH by titration with NO. The high-repetition rate laser system to be used in this project will be a combination of an optimized copper vapour laser (CVL) and a small-bandwidth tunable dye laser that will be modified and optimized for reliable field operation. The laser system will be integrated into an existing LIF experiment which will be developed into an operative mobile field instrument for ground based measurements. The instrument will be tested during a comprehensive photochemistry field campaign at Juelich. In a second part of this project, a novel concept for a tunable CVL-pumped Ti doped sapphire laser will be studied for use as a compact and lightweight laser radiation source, designed for an advanced OH/HO2 measurement system that could be operated on board of a small airplane.
Das Projekt "Konzepte fuer die stickoxidarme 1700 C-Brennkammer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät XIII für Maschinenbau, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Dampf- und Gasturbinen durchgeführt. Bei der Entwicklung einer Brennkammer fuer eine mittlere Heissgastemperatur am Brennkammer-Austritt von 1700 Grad Celsius sind eine Reihe konstruktiver Probleme zu loesen. Fuer die Begrenzung der Stickoxidemissionen ist besonders in diesem Temperaturbereich die einwandfreie Vormischung unerlaesslich. Fuer die Betriebssicherheit ist Flammenstabilitaet notwendig, Flammenrueckschlaege oder Erloeschen sind zu vermeiden. Auch diese Vorgaenge lassen sich ueber Mischungsablaeufe erschliessen. Die Arbeit im Projekt konzentriert sich daher auf die Untersuchung von Mischungsprozessen von Luft und Gas in der Vormischstrecke, die durch Tracer-LIF sichtbar gemacht werden. Die so entstandenen Bilder werden mit statistischen Methoden ausgewertet. Ziel ist es, eine moeglichst gleichmaessige Durchmischung von Luft und Brennstoff zu erreichen und so konstruktive Kriterien fuer die Auslegung von schadstoffarmen Hochtemperatur-Brennkammern zu finden.
Das Projekt "Quantitative Bestimmung von On-Line-Kriterien fuer die Vorhersage des Uebergangs von der Deflagration in die Detonation (DDT) in H2/Luft/H2O-Gemischen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl A für Thermodynamik durchgeführt. Nach dem bisherigen Stand der Forschung sind nur konservative Gemischgrenzen fuer den DDT bekannt. Fuer die Vorhersage eines DDT im Rahmen einer Simulation nach Best Estimate-Kriterien fuer einen schweren Kernstoerfall sollen daher mit Hilfe von laseroptischen Diagnoseverfahren die stroemungsmechanischen, thermodynamischen und gemischspezifischen Parameter waehrend eines DDT quantitativ erfasst werden. Zugaenglichkeit zu den Halbjahres- bzw. Jahresberichte des Projektes besteht ueber die Gesellschaft fuer Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) mbH, Bereich Forschungsbetreuung, Postfach 101564, 50455 Koeln.
Das Projekt "Mehrdimensionale Simulation der Wasserstoffverteilung und der Turbulenten Verbrennung in schweren Reaktorzwischenfaellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl A für Thermodynamik durchgeführt. Untersuchung der Mechanismen der turbulenten Flammenausbreitung bei kritischen Deflagrationen und der Uebergang zur Detonation (DDT) durch verschiedene Mechanismen. In verschiedenen Stossrohren werden kritische Deflagrationen mit vorauslaufenden Stosswellen erzeugt und deren Struktur und Ausbreitungsgeschwindigkeit mit Hilfe laseroptischer Flammen- und Stroemungsdiagnostik vermessen. Fuer den Uebergang zur Detonation werden die geometrischen und gemischspezifischen Grenzen ermittelt. Unterschiedliche Reaktionsmodelle zur Simulation schneller Deflagrationen auf der Basis eines pdf-Ansatzes, sowie einfacher Eddy-Break-up und Eddy-Dissipation Modelle werden anhand der gewonnenen Daten validiert. Die Reaktionsmodelle, eingesetzt in 3-dimensionale CFD-Codes dienen der Berechnung turbulenter Deflagrationen unter den Bedingungen einer hypothetischen Wasserstoffreisetzung in einem schweren Reaktorstoerfall. Zwischenergebnisse: Umfangreiche Datenbasis turbulenter Verbrennungsvorgaenge in weit gefaecherten Verbrennungsbereichen (langsame und schnelle turbulente Flammenausbreitung, sowie Detonation). Fixierung der Parameter in EBU und EDD - Verbrennungsmodellen anhand der Daten unterschiedlich skalierter Verbrennungsexperimente. Entwicklung eines exakteren Verbrennungsmodells auf der Basis eines Ddf-Ansatzes fuer den Bereich langsamer bis schneller turbulenter Verbrennung.
Das Projekt "Entwicklung eines kompakten transportablen Instrumentes zur Messung von troposphaerischem OH und HO2 auf boden- und luftgestuetzten Plattformen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre durchgeführt. Das OH-Radikal ist das wichtigste Oxidationsmittel in der Troposphaere. Beim oxidativen Abbau von Schadstoffen durch OH werden HO2-Radikale gebildet, die mit NO oder O3 wieder zu OH rueckueberfuehrt werden. Dieser HOx-Zyklus ist ein Schluesselelement in Hinsicht auf die Bildung von Photooxidantien (O3, H2O2, PAN) in der verschmutzten Troposphaere. Fuer ein Verstaendnis der HOx-Chemie sind Messungen von OH und HO2 notwendig, da diese zum Test von Photochemie-Modellen gebraucht werden. Mit diesem Projekt soll ein kompaktes transportables Messinstrument fuer troposphaerisches OH und HO2 auf Basis der laserinduzierten Fluoreszenz aufgebaut werden, welches am Boden aber auch auf flugfaehigen Plattformen einsetzbar ist.
Das Projekt "Einfluss der Gemischverteilung auf die NOx-Bildung im Ottomotor" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik und Institut für Thermodynamik durchgeführt. Eine der wichtigsten Aufgaben bei der Weiterentwicklung von Verbrennungsmotoren ist die Reduzierung der Schadstoffemissionen. Wesentliche Schadstoffe stellen die Stickoxide (NOx) dar. Deren Bildung wird in starkem Masse vom Verbrennungsprozess beeinflusst. Die dabei ablaufenden physikalischen und chemischen Vorgaenge entziehen sich weitgehend einer theoretischen Behandlung und der experimentellen Erfassung. Allerdings ist die Erfassung des Prozesses fuer ein Verstaendnis der zur Schadstoffemission fuehrenden Vorgaenge und im Hinblick auf die Diskussion der Schadstoffreduzierung unerlaesslich. Das Ziel des Vorhabens ist die eingehende Untersuchung der Einfluesse von Gemischverteilung und Verbrennung auf die Bildung der Stickoxide. Die Arbeiten liefern Aussagen ueber oertliche Luftverhaeltnisse, die Gemischverteilung und -zusammensetzung zum Zeitpunkt der Zuendung, waehrend der Entflammungsphase und der Verbrennung. Als Messtechniken kommen laseroptische Messtechniken (CARS/PLIF) und die Vielfach-Lichtleiter-Messtechnik zum Einsatz. Durch die geplanten Arbeiten wird ein umfangreicher Kenntnisstand bezueglich der Zusammenhaenge von Gemischzustand, Verbrennungsablauf und Schadstoffemission in Ottomotoren und bezueglich der Einfluesse verschiedener motorischer Einstellparameter auf diese Vorgaenge gewonnen. Messergebnisse beim Standardbetriebspunkt des Versuchstraegers lassen erkennen, dass ein Sauerstoffeinfluss auf die NO-Emissionsspektroskopie nicht vorhanden ist, sehr wohl aber die Messtechnik auf die Anwesenheit von Stickoxid aeusserst empfindlich reagiert, wie dies tuer die Messungen erforderlich ist. Ein Temperatureinfluss auf die Messergebnisse konnte nicht nachgewiesen werden. Zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhaltens wurde der optische Uebertragungsweg optimiert. Der Einfluss des bei den laseroptischen Verfahren zur Charakterisierung der Kraftstoffverteilung eingesetzten Kontrastmittels auf die motorische Verbrennung ist in den ueblichen zyklischen Schwankungen der Prozessgroessen kaum nachweisbar. Dementsprechend lassen sich aus den bereits gewonnenen Bildern signifikante Rueckschluesse hinsichtlich der Gemischverteilung im Brennraum ziehen. Im laufenden Jahr 1993 wurden dann Messungen bei Drehzahl- und Lastvariationen sowie bei veraenderten Einspritzzeitpunkten (von direkter Einspritzung ins geoeffnete Einlassventil bis maximale Vorlagerung) durchgefuehrt und ausgewertet. Es konnte ein charakteristisches Motorverhalten bzgl. der NOx-Bildung nachgewiesen werden. Die Gemischinhomogenitaeten in einer Ebene 5 mm unterhalb des Zylinderkopfes hielten sich in engen Grenzen. Zum Jahresende wurde mit den vorbereitenden Untersuchungen zur Variation der Brennraumgeometrie und des Stroemungsfeldes begonnen. Das vorliegende Vorhaben dient der Erarbeitung von Grundlagenkenntnissen sowohl fuer die Optimierung bestehender als auch fuer die Entwicklung neuer Produkte.
Das Projekt "Airborne instrumentation for HOx measurement in the low stratosphere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Kernphysik durchgeführt. Objective: It is well recognised that the main oxidation processes in the atmosphere are driven by free radicals which are photochemically generated. In the stratosphere as well as in the troposphere the most important species appear to be the OH and HO2 radicals. Due to their very low level of concentration, measurements are very difficult and most of the model calculations of the photochemistry in the atmosphere are still based on theoretical values for the HOx family. However some techniques like Laser-Induced Fluorescence (LIF) or Mass Spectrometry (MS) become reliable and have proved recently to be sensitive enough for locally measuring OH and HO2 mixing ratios down to very low levels The final objective is to make available an airborne instrument to the European scientific community of the atmosphere, for in-situ measurements of free OH and HO2 radicals in the low stratosphere and upper troposphere. The HOx family responds rapidly to any change in the local solar flux and active species concentration. Associated with complementary variable measurements like O3, H2O, NO NO2, CO and solar fluxes these measurements provide a useful basis to understand the photochemistry at all altitudes. In a first step the objective of the present project will be limited to the development and validation of concept of a LIF prototype. General Information: Two subprojects are considered: - Development of an instrument based on the LIF technique for airborne application. The instrument to be built, OHLIF, will be designed to measure OH, in situ, in a multipass pressurised cell or in ambient air, enabling measurement in the upper troposphere at altitude attainable to an aircraft (about 12 km). - Validation of concept by cross comparison of the results obtained with OHLIF and the results of an existing HOXMAS ion mass spectrometer. This subproject includes the development of a calibrated OH source and the adaptation to an aircraft platform. An airborne experiment performed around 10-12 km will be carried out with both instruments, simultaneously measuring OH. In the first step OH will be formed from HO2 by conversion with NO, taking advantage of the large concentration of HO. A calibrated and validated airborne instrument using the LIF technique for HO2 detection and measurement in the upper troposphere will be available at the end of the project. This instrument will be used as a prototype for the next step. i.e. the development of an automated balloon borne instrument for simultaneous measurement of OH and HO2. Prime Contractor: Office National d Etudes et de Recherches Aerospatiales, Department of Physics; Chetillon; France.
Das Projekt "Untersuchungen zur Schichtung von rueckgefuehrtem Abgas im Viertakt-Ottomotor mit Direkteinspritzung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik und Institut für Thermodynamik durchgeführt. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, bei Teillastbetrieb zurueckgefuehrtes Abgas im Brennraum so zu schichten, dass sich in Zuendkerzennaehe eine Zone geringer Ladungsverduennung durch Abgas einstellt. Es soll lediglich zur Verminderung des Unterdrucks waehrend des Ansaugvorgangs und damit zur Reduzierung der Ladungswechselverluste beitragen. Die Frischladung wird entsprechend dem Lastzustand dem Zylinder in stoechiometrischer Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung zugefuehrt. Der Einsatz eines Dreiwegkatalysators zur Abgasnachbehandlung ist somit moeglich. Die Untersuchungen zur Schichtung von Abgas und Frischgemisch im Brennraum werden an einem Dreiventil-Einzylindermotor mit konventionellem Auslassventil und elektromechanisch betaetigtem Einlass- und Rueckfuehrventil durchgefuehrt. Dies gestattet eine Variation der Steuerzeiten des Einlass- und des Rueckfuehrventils in weiten Bereichen. Bei 'aufeinanderfolgendem Ansaugen' wird zunaechst Abgas ueber das Rueckfuehrventil und anschliessend Frischgemisch ueber das Einlassventil angesaugt. Hierdurch konnte bei Teillast (2000 1/min, p(ind=me) = 2 bar) eine Verbrauchsreduzierung um 8 Prozent bei gleichzeitiger Reduzierung der NOx-Emissionen um 92 Prozent erreicht werden, wobei sich ein Restgasgehalt von 45 Prozent einstellte. Mit Hilfe der PLIF-Messtechnik wurde die Kraftstoffverteilung im Brennraum innerhalb einer Lichtschnittebene visualisiert. Bei hohen Abgasrueckfuehrraten konnten deutliche Schichtungseffekte nachgewiesen werden.
Das Projekt "In-situ Euphore-Messungen von Radikalen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Wuppertal, Fachbereich 9 Naturwissenschaften II, Physikalische Chemie durchgeführt. The instrument to be developed will be used to analyze different chemical systems with variable VOC/NOx rations relevant to the regional and global troposphere. A major advantage of using the instrument in combination with the simulation chamber facility is that the oxidation capacity of the troposphere can be tested for different boundary conditions without the complication of meteorology. The method will provide, for the first time, a direct observation of the OH concentration-time profiles together with the oxidation rates of VOC species for simple systems and allow an assessment of the influence of the addition of other species on the OH radical chain to be tested. It is also intended to investigate the influence of aerosol particles on the radical chain. It is expected that the methodology developed within the proposed project can be used to analyse the chemical mechanisms also of complex reaction systems and that representative reduced mechanisms can be derived from the experimental analysis of the OH radical chain. The project will also provide a facility by which other instruments used for ambient radical measurements can be tested and calibrated under atmospheric conditions.
Das Projekt "Ortsaufgeloeste Laseranalytik zur spektroskopischen on-line und in-situ Bestimmung von Bodeninhaltsstoffen mittels Bildanalytik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Wasserchemie und Chemische Balneologie und Lehrstuhl für Hydrogeologie, Hydrochemie und Umweltanalytik durchgeführt. Die Gefaehrdung groesserer, zumeist dicht besiedelter Flaechen durch akute Stoerfaelle und die grosse Zahl von bekannten Altlasten hat zu einem schnell anwachsenden Bedarf bei der Bodenanalytik gefuehrt. Ziel dieses Projektes ist, mit einem kombinativen spektroskopischen Verfahren eine on-line und in situ Messtechnik zur Bestimmung von Bodeninhaltsstoffen zu schaffen. Dieser Ansatz erlaubt nicht nur ein grossflaechiges Screening mit hohem Probenaufkommen, sondern gestattet auch bei einem Stoerfall eine schnelle Analyse vor Ort mit entsprechenden 'remote sensing' Faehigkeiten. Das Verfahren stellt damit eine sinnvolle Ergaenzung der konventionellen analytischen Labormethoden dar. Durch die Kombination von unterschiedlichen spektroskopischen Verfahren koennen praxisgerecht mehrere Schadstoffklassen mit einem System erfasst werden. Die Integration von unterschiedlichen Techniken wird hier durch die Verwendung von faseroptischen Elementen bzw. Sensoren und einer CCD-Kamera als zweidimensionalem Detektor erreicht. Durch den Einsatz von faseroptischen Sensoren koennen zum einen mittels laserinduzierter Fluoreszenzspektroskopische (LIF) Fluorophore anthropogenen Ursprungs detektiert werden (zB polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe), andererseits koennen mit de gleichen Sensor durch Variation der Laserenergie und Wellenlaenge bzw der Zeitaufloesung der Beobachtung auch Schwermetalle im Boden mittels laserinduzierter Plasmaspektroskopie (LIPS) erfasst werden. LIF soll im Rahmen dieses Projektes vorrangig zur Detektion von komplexen Gemischen anthropogener Schadstoffe im Bogen (zB Altoele, Deponiesickerwaesser in Tonabdichtungen) und natuerlicher Fluorophore (zB Huminstoffe) genutzt werden. Die Identifizierung und Quantifizierung solcher Gemische soll durch zeitaufgeloeste Fluoreszenz-Anregungs-Emissions-Spektren (EES) erfolgen. LIPS dient dagegen zur elementspezifischen Identifizierung von Schwermetallen im Boden. Die Technik benoetigt keine Vorbehandlung oder nasschemischen Aufschluss des Bodens und ist durch die Verwendung einer gemeinsamen faseroptischen Schnittstelle auch kompatibel zu konventionellen geologischen Probenahme-verfahren (zB hydraulischen Rammsonden). Im Rahmen dieses Projektes soll durch die Fusion von faseroptischen Sensoren und der CCD-Kamera zu einem faseroptischen Sensorarray die 2-D-Natur einer CCD-Kamera besonders genutzt werden. Die raeumlich getrennte Fuehrung von optischen Signalen mittels Faseroptiken findet ihren Gegenpart in der zweiten Dimension des Detektors. Der besondere Synergismus dieser Kombination folgt aus der Moeglichkeit komplementaere optische Sensorsignale mit einem Detektor nutzen zu koennen. Sensorsignale unterschiedlicher Art (zB Fluoreszenzemissionsspektren nach Anregung mit unterschiedlichen Wellenlaengen) oder unterschiedlicher Herkunft (raeumliche verteilte Sensoren) werden in dieser Anordnung gleichzeitig und mit einem imaging-Spektrographen raeumlich getrennt auf dem CCD-Detektorchip ...
| Origin | Count |
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| Bund | 16 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 16 |
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| offen | 16 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 16 |
| Englisch | 4 |
| Resource type | Count |
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| Keine | 16 |
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| Boden | 16 |
| Lebewesen & Lebensräume | 16 |
| Luft | 16 |
| Mensch & Umwelt | 16 |
| Wasser | 16 |
| Weitere | 16 |