Beschreibung der Wärmeübertragung

Beim Verbrennungsprozeß wird im Verbrennungsraum lokal unterschiedlich viel thermische Energie entbunden. Dies führt zu Temperaturunterschieden und damit zu Temperaturgradienten. Nach dem Fourier’schen Gesetz ist mit dem Temperaturgradienten ein Energieaustauschstrom, ein Wärmestrom, verbunden. Parallel zu dieser Wärmeleitung in der Gasphase steht jedes Kontrollvolumen im Strahlungsaustausch mit allen übrigen Kontroll-volumina und mit den Umfassungswänden der Feuerung. Bei der heterogenen Verbrennung findet ein Teil der Energiefreisetzung direkt am Partikel statt, wodurch die Teilchentemperatur gegenüber der Gastemperatur erhöht wird. Hierdurch kommt es zu einem zusätzlichen Strahlungsaustausch zwischen Partikel- und Gasphase und zwischen der Partikelphase und den Umfassungswänden. Bedingt durch die erzwungene Strömung vom Brenner zum Feuerungsauslaß wird Energie auch durch Konvektion transportiert. Für Gasfeuerungen und für stark verdünnte Öl- oder Kohlefeuerungen (geringe Tropfen- oder Partikelbeladungen) sind dies die wesentlichen Übertragungmechanismen. Bei einer Wirbelschichtfeuerung ist die Anzahl der Stöße der Brennstoffpartikel untereinander so groß, daß auch mit einer Energieübertragung durch diese direkten Stöße zu rechnen ist. In dieser optisch extrem dichten Umgebung kann der Energieaustausch durch Strahlung nur die direkt benachbarten Volumenbereiche erreichen. Dies erleichtert zwar die Modellierung des Strahlungsaustausches, erschwert aber die Beschreibung der optische Eigenschaften der Gesamtsuspension.