Gasverteilung sichtbar machen.
Inhomogenitäten analysieren.
Prozessstabilität absichern.Einblasung und Gasmischung
entscheiden über die Verbrennungsqualität

Frühe Prozessphasen bestimmen den späteren Betrieb

Bevor Wasserstoff oder Ammoniak effizient, stabil und emissionsarm verbrannt werden können, müssen sie sicher verteilt, homogen gemischt und reproduzierbar zugeführt werden.
Gerade in dieser frühen Prozessphase entstehen jedoch häufig Inhomogenitäten, Konzentrationsgradienten, Rückströmungen oder lokale Überanreicherungen, die sich später direkt auf Flammenstabilität, Emissionsbildung und Betriebssicherheit auswirken.

LaVision ermöglicht es, diese Vorgänge räumlich und zeitlich aufgelöst zu erfassen – dort, wo punktuelle Sensorik keine Aussage über das reale Strömungs- und Mischungsverhalten liefern kann.

Optimierung setzt daher nicht erst in der Verbrennung an, sondern beginnt konsequent bei Einblasung, Gasverteilung und Mischung.

Fundierte Prozessentscheidungen entstehen vor der Verbrennung

LaVision analysiert reale Gas- und Strömungszustände in Einblasungs- und Mischstrecken unter industriellen Betriebsbedingungen. Sichtbar und quantitativ auswertbar werden dabei insbesondere:

Räumliche Gasverteilung und Konzentrationsfelder in Einblas- und Mischsystemen
Strömungspfade, Geschwindigkeitsfelder und Rezirkulationsstrukturen
Lokale Inhomogenitäten und Konzentrationsgradienten
Dynamische Mischprozesse bei Lastwechseln oder Fuel-Switching
Transiente Effekte und instationäre Strömungszustände
Wechselwirkungen zwischen Einblasung, Geometrie und nachgelagertem Verbrennungsprozess

Damit entsteht eine belastbare Grundlage zur technischen Bewertung von Einblas- und Mischkonzepten noch vor Eintritt in die Flammenzone.

Industrieller Mehrwert: Prozessanforderungen sicher erfüllen

Industrielle Einblas- und Mischsysteme müssen definierte Anforderungen an Homogenität, Stabilität und Reproduzierbarkeit erfüllen. Entscheidend ist dabei nicht die Modellannahme, sondern der reale Zustand unter Betriebsbedingungen.

Optische Messtechnik ermöglicht die quantitative Validierung dieser Anforderungen:

Nachweis der Mischhomogenität über definierte Querschnitte
Bewertung sicherheitskritischer Konzentrationsbereiche
Identifikation geometriebedingter Strömungsinstabilitäten
Reproduzierbare Dokumentation für Entwicklung, Skalierung und CFD-Validierung

Einblas- und Mischprozesse werden dadurch technisch bewertbar, vergleichbar und optimierbar.

Warum optische Messtechnik für Einblasung und Gasmischung unverzichtbar ist

Einblas- und Mischprozesse lassen sich mit klassischen Punkt-Sensoren oder rein rechnerischen Modellen nur eingeschränkt erfassen. Sie liefern Einzelwerte oder idealisierte Annahmen, erfassen jedoch weder die räumliche Verteilung noch die zeitliche Dynamik realer Gas- und Strömungszustände.

Optische Messtechnik ermöglicht einen vollflächigen, zeitaufgelösten Blick auf Einblasung, Strömung und Mischung – unter realen Druck-, Temperatur- und Geometriebedingungen. Dadurch werden nicht nur Abweichungen sichtbar, sondern auch deren Ursachen: Inhomogenitäten, instationäre Effekte und lokale Konzentrationsgradienten lassen sich gezielt analysieren und bewerten.

Von realen Gaszuständen zu belastbarer Prozesskenntnis

LaVision macht reale Gas- und Strömungszustände dort sichtbar, wo sie für den späteren Prozess entscheidend sind: im Inneren von Leitungen, Mischstrecken, Brennstoffzuführungen und Einblaszonen.

Gasverteilungen von Wasserstoff, Ammoniak oder Mischgasen, Konzentrations- und Dichtegradienten sowie Strömungsstrukturen wie Rezirkulationen oder Totzonen lassen sich flächig und zeitaufgelöst erfassen – ebenso instationäre Effekte bei Lastwechseln oder Fuel-Switching.

Diese visuelle Erfassung ist kein Selbstzweck: Die Messdaten werden konsequent quantitativ ausgewertet, räumlich und zeitlich analysiert und zwischen unterschiedlichen Geometrien, Betriebszuständen oder Brennstoffen vergleichbar gemacht. So entsteht aus der Sichtbarmachung eine belastbare Prozesskenntnis als Grundlage für fundierte Entscheidungen, gezielte Optimierungsschritte und CFD-Validierung.

Relevante Messansätze & optische Analyseverfahren

Zur Analyse von Einblas-, Misch- und Strömungsprozessen kommen bei LaVision verschiedene optische Bildgebungsverfahren zum Einsatz. Die Auswahl erfolgt fragestellungsgetrieben, nicht technologiegetrieben.

Background Oriented Schlieren (BOS)

BOS ist ein seedingfreies, berührungsloses Verfahren zur Visualisierung von Dichte- und Temperaturgradienten in Gasen. Es eignet sich besonders für großskalige oder sicherheitsrelevante Systeme.

SprayMaster inspex – Sprühbild- und Tröpfchengrößenanalyse

Bei flüssigen Energieträgern wie Ammoniak ermöglicht SprayMaster inspex die quantitative Analyse von Einblas- und Zerstäubungsprozessen. Relevante Messgrößen sind Tropfengrößenverteilungen, Spraystruktur und Sprühbild.

Particle Image Velocimetry (PIV – Partikelbild-Geschwindigkeitsmessung)

PIV ist das etablierte Standardverfahren zur quantitativen Erfassung von Strömungsfeldern. Es liefert flächenhafte, zeitaufgelöste Geschwindigkeitsinformationen und macht Strömungsstrukturen, Rezirkulationen, Totzonen und Mischmechanismen sichtbar.

Laser-Induced Fluorescence (LIF) & Tracer-LIF

LIF-Verfahren ermöglichen die Visualisierung von Konzentrations-, Dichte- und Mischungsfeldern. Durch geeignete Tracer lassen sich Gasverteilungen, Mischgüte und Inhomogenitäten quantitativ erfassen – auch unter realen Betriebsbedingungen.

Mehrparameter-Ansätze

In komplexen Anwendungen lassen sich Strömungs-, Misch- und Temperaturfelder kombiniert erfassen, z. B. durch gekoppelte PIV-/LIF-Messungen.

Typische Anwendungen

Brenner- und Injektorentwicklung

Vormischsysteme für H₂ / NH₃ / Blends

Fuel-Switching-Konzepte

Sicherheits- und Risikoanalysen

Typische Optimierungsziele

Verbesserte Mischhomogenität

Reduzierte Inhomogenitäten

Stabilere Betriebszustände

Verlässliche Grundlage für emissionsarme Verbrennung

Von der Gasphase zur stabilen Verbrennung

Verbrennung & Emissionen analysieren

Flammenstabilität, Dynamik und Emissionsentstehung auf Basis realer Mischungszustände

Wasserstoff-Verbrennungsanalyse

Hochreaktive Flammen stabilisieren und sicher betreiben

Ammoniak-Verbrennungsanalyse

Langsame Reaktionskinetik verstehen und emissionsarm auslegen

NOx-Verbrennungsanalyse

Räumlich und zeitlich aufgelöste Emissionsanalyse

Häufig gestellte Fragen (FAQs) zur Strömungsvisualisierung mit LaVision FlowBOS

Warum reicht klassische Sensorik zur Bewertung der Gasmischung nicht aus?

Punkt-Sensoren liefern nur lokale Messwerte. Optische Verfahren erfassen hingegen flächige Konzentrations- und Strömungsfelder und ermöglichen damit eine vollständige Analyse von Inhomogenitäten und Mischstrukturen.

Wie wird die Mischhomogenität quantitativ bewertet?

Über flächige Konzentrationsmessungen mittels LIF oder Tracer-LIF. Aus den gemessenen Konzentrationsfeldern lassen sich statistische Homogenitätskennwerte berechnen und zwischen Betriebszuständen vergleichen.

Können dynamische Prozesse bei Lastwechseln analysiert werden?

Ja. Zeitaufgelöste PIV- und LIF-Messungen ermöglichen die Untersuchung transienter Einblas- und Mischvorgänge unter realen Betriebsbedingungen.

Ist die Analyse auch unter realen Druck- und Temperaturbedingungen möglich?

Ja. Die optischen Systeme sind für industrielle Umgebungen ausgelegt und ermöglichen Messungen unter praxisnahen Bedingungen.

Wie lassen sich CFD-Simulationen validieren?

Durch direkten Vergleich gemessener Geschwindigkeits- und Konzentrationsfelder mit Simulationsergebnissen. Abweichungen werden räumlich aufgelöst sichtbar.

Welche Rolle spielt die Geometrie der Einblasung?

Geometrie beeinflusst Strömungspfade, Rezirkulationen und Mischqualität maßgeblich. Optische Messverfahren machen diese Effekte sichtbar und quantifizierbar.

Welche Gase können analysiert werden?

Typische Anwendungen umfassen Wasserstoff, Ammoniak, Methan sowie Mischgase und Blends.

Einblasung und Gasmischung gezielt analysieren

Erfahren Sie, wie sich reale Gasverteilungen, Strömungsfelder
und Mischprozesse in Ihrem System quantitativ erfassen und technisch bewerten lassen.

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