Modellierungsansätze für Wirbelschichtfeuerungen

Phänomenologisch betrachtet verhält sich in strömungstechnischer Hinsicht eine Wirbelschichtfeuerung ähnlich wie eine Staubfeuerung. Ein wesentlicher Unterschied ist die deutlich höhere Feststoffbeladung, was dazu führt, daß die in Kap. 7 angeführte Turbulenzmodellierung nicht mehr anwendbar ist. Dies bezieht sich insbesondere auf die Modifizierung der turbulenten Viskosität, durch die der Einfluß der Partikelphase auf die Turbulenzstruktur der Gasphase näherungsweise berücksichtigt wurde. Auch eine Einzelteilchenbeschreibung (Kap. 11) wird deutlich erschwert, da durch die hohe Teilchenkonzentration neben der Interaktion Partikel - turbulentes Trägerfluid in hohem Maße auch direkte Stöße der Teilchen untereinander auftreten. Vergleichbar große Probleme treten ebenso bei der Beschreibung des Wärmeübertragungsverhaltens auf. Der mit steigender Beladung abnehmende freie Strahlweg (Einzelstrahl der thermischen Strahlung) wird immer kleiner und damit die Häufigkeit einer Wechselwirkung mit einer Festkörperoberfläche höher. Insgesamt sinkt der Anteil der thermischen Strahlung an der Wärmeübertragung und neben dem konvektiven Transport über die Gasphase spielt eine direkte Energieübertragung durch Teilchenstöße eine Rolle. Hierzu sind Annahmen über Kontaktzeit und -fläche äußerst schwierig zu formulieren.