flammediagnostik

Flammediagnostik bezeichnet die Gesamtheit optischer, spektraler und chemischer Messmethoden zur Charakterisierung von Flammen in Brennprozessen. Ziel ist es, Temperaturfelder, Art und Konzentrationen brennbarer Spezies sowie Reaktionsraten und Flammenstruktur zu bestimmen, ohne die Flamme wesentlich zu stören. Flammediagnostik kommt in Grundlagenforschung, Motoren- und Turbinentechnik sowie Sicherheitsanalysen zum Einsatz.

Zu den zentralen Techniken gehören Chemilumineszenz-Messungen (OH*, CH*, C2*), die als Indikatoren für Reaktionsrate und Wärmeabgabe dienen. Laserbasierte Methoden wie LIF ermöglichen räumlich aufgelöste Abbildungen von OH, CH, H2O oder NO und liefern relative Konzentrationen sowie Temperaturinformationen nach Kalibrierung. TDLAS (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy) bestimmt absolute Konzentrationen einzelner Spezies (z. B. H2O, CO, CO2, OH) und Temperatur über Linienbreiten. Rayleigh-Streuung liefert Temperatur- und Dichteabbildungen; Raman-Spektroskopie erfasst chemische Zusammensetzung und Temperatur gleichzeitig.

Emissionsbasierte Diagnostik, PIV/LDV für Strömungsgeschwindigkeit und 2D-/3D-Flammenkarten werden in Verbrennungslabors, Motor- und Turbinenforschung sowie Sicherheitsanalysen eingesetzt. Die Daten unterstützen CFD-Modellierung und Brenneroptimierung sowie Emissionsminderung.

Herausforderungen umfassen Kalibrierung, Streuungs- und Hintergrundsignale, Soot in grauen Flammen sowie Limits bei hohem Druck oder hohen Temperaturen.

Flammediagnostik bietet nichtinvasive Werkzeuge zur Flammenanalyse und trägt zur Sicherheit, Effizienz und Umweltverträglichkeit von Verbrennungssystemen bei.