Diplom- und Abschlussarbeiten (2021/22)
Isokinetische Abgasmessung und Stickoxidreduktion
Projektleiter
Simon Schwärzler
Simon Schwärzler beschäftigt sich mit dem Programmieren des isokinetischen Messgerätes, der Kalibrierung des Messgerätes mittels eigenem Windkanal und dem Messen am Ofen, wie der kontinuierlichen Optimierung der Messanlage.
Mitarbeiter
David Rüdisser
David Rüdisser beschäftigt sich mit dem Bau des Messgerätes, dem Messen am Ofen, der Entwicklung des Probennahmerohres, wie der Platzierung der Sensoren und dem Auswerten der Ergebnisse/Daten.
Constantin Stockner
Constantin Stockner beschäftigt sich mit dem Messen am Ofen, der Entwicklung eines brennstoffseitigen Reduktionsmittels zur NOx Ausstoßreduktion und dem Auswerten der Ergebnisse/Daten.
Zielsetzung
Ziel ist es bei der Probennahme im Gasstrom, eine isokinetische Geschwindigkeit im Probennahmerohr zu erreichen. Die Reduktion der Stickoxide im Abgasstrom ist ein weiteres Ziel dieser Diplomarbeit. Bei der Stickoxidreduktion ist geplant eine einfache, brennstoffseitige Zugabe des Reduktionsmittels zu ermöglichen und dessen Wirksamkeit messtechnisch zu beweisen.
Problemstellung
Durch den steigenden Ausstoß von Abgasen und die daraus resultierenden Schadstoffemissionen wird in Zukunft eine korrekte Abgasmessung von großer Bedeutung sein. Heute werden Abgase mittels konstantem Volumenstrom gemessen, wodurch nicht auf die Änderungen des Abgasstroms eingegangen werden kann. Daher wird ein isokinetisches Beprobungsverfahren zur präzisen Messung von Gasströmen entwickelt.
Ergebnisse
Beim Thema der NOx Reduktion konnte jetzt auch mit Dreifachmessungen gezeigt werden, das Ammoniumcarbonat klar die NOx Emission reduzieren kann. Doch auch der Harnstoff in pelletierter Form hat sehr gute Ergebnisse erzielt. Auch bei der Isokinetischen Messanlage sehen die Werte schon vielversprechend aus, da sie mit den Messwerten eines industriellen Gasmessgerätes korrelieren.
Prototype
Es wurden zwei Prototypen in diesem Projekt entwickelt, zum einen der Windtunnel, mit welchem die Kalibrierung der Strömungssensoren versucht wird und zum anderen die Isokinetische Messanlage, welche zum Messen der Abgase dient. Die Pelletier Maschine wurde auch von uns verwendet, für die Entwicklung des Reduktionsmittels aber nicht entwickelt.
Links: Windtunnel, Mitte: Pelletier Maschine, Rechts: Isokin. Messanlage
Technologien
Isokinetik
Die Isokinetik regelt den Gasstrom in der Messanlage, dadurch wird gewährleistet, das der Probenstrom im Messgerät gleich wie der Volumenstrom im Abgasrohr ist. Die Regelung wird durch zwei Geschwindigkeitssensoren, welche die aktuelle Gasgeschwindigkeit in Messgerät wie Abgasrohr an einen Arduino weitergeben. Dieser kann dann ein Gebläse regeln, um den Volumenstrom im Messgerät an den im Abgasrohr dynamisch anzupassen.
Messanlage
Die Messanlage besteht aus drei Sensoren, welche die Werte der CO, CO2 und NO2 Konzentration in ppm an einen Arduino übertragen, welcher diese dann an einen PC übermittelt, welcher die Werte dann auswertet.
Reduktionspellets
Die Pellets aus Ammoniumcarbonat oder Harnstoff, ummantelt mit Kalziumsulfat, wurden direkt mit den Holzpellets verheizt, dabei wurde die Platzierung der Reduktionspellets variiert, um die optimale Position für die größtmögliche Reduktion an NOx zu erreichen.