Die Oxy-fuel-Verbrennung wird als vielversprechende Technologie für die Vermeidung von Treibhausgasemissionen fossil befeuerter Kraftwerke angesehen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss der Oxy-fuel-Verbrennung auf die Wärmeübertragung durch Strahlung in kohlegefeuerten Dampferzeugern und ihre Berechnung zu untersuchen. Die Strahlungswärmeübertragung in einer braunkohlegefeuerten Oxy-fuel-Brennkammer mit 30 MW thermischer Leistung wird auf der Grundlage gemessener Temperatur- und Konzentrationsprofile strahlungsaktiver Gase berechnet. Die Strahlungswärmeübertragung wird mit dem Ziel der Kalibrierung der angewandten Modelle mit Hilfe der Monte-Carlo-Methode simuliert. Die Ergebnisse der Simulation werden bewertet und mit Messwerten der auf die Brennkammerwand einwirkenden Strahlungswärmestromdichte verglichen.
Die Arbeit leistet einen Beitrag zur Beurteilung der Wärmeübertragung durch Strahlung in großen Feuerräumen in Hinblick auf die optische Weglänge. Wärmestrahlung wird in industriellen Anwendungen oft als grau angesehen, um den Aufwand zur Berechnung zu verringern. Häufig werden graue Absorptivitäts- und Emissivitätskorrelationen bei der Simulation von Wärmestrahlung verwendet. Die Anpassung eines Absorptivititäts- und Emissivitätsmodells an erhöhte Konzentrationen von strahlungsaktiven Gasspezies wird dargestellt und das Modell mit anderen angepassten Korrelationen verglichen. Es werden Empfehlungen für die Kopplung von grauen Absorptivitäts- und Emissivitätsmodellen mit Strahlungsmodellen anhand mittlerer Absorptions- bzw. Emissionskoeffizienten gegeben. Schließlich wird das angepasste Absorptivititäts- und Emissivitätsmodell in einer CFD-Simulation der betrachteten Brennkammer zur Bestimmung seines Einflusses auf Gastemperaturen und Strahlungswärmestromdichten angewendet.
Diese Arbeit berührt das Tätigkeitsfeld von Verfahrens- und Verbrennungsingenieuren der konventionellen Kraftwerkstechnik im Zusammenhang mit der Kohlendioxid-Abscheidung. Sie ist auch von Interesse für Software-Ingenieure und Anwender im Bereich Verbrennungs- und insbesondere Wärmestrahlungssimulation.