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Open Access
Biotechnology and multimedia : cluster dynamics in new industries
(2004) Fuchs, Gerhard; Koch, Andreas
The analysis of structures and processes of spatial agglomeration of new firms in the innovative sectors of biotechnology and multimedia seems to be a promising field for listening to the “background noise” of the regional concentration of economic activities. This paper is analysing the differences in the agglomeration tendencies of two economic sectors. Whilst new biotechnology firms are essen-tially dependent on science and research infrastructure, linkages to the market matter for newly founded multimedia companies. It is argued that differences in the innovation processes bring about distinct requirements for networking and thence lead to diverse forms of firm formation processes. The characteristics of interaction and networking in the early stages of firm foundation and sector evolution have a fundamental influence on the different spatial patterns of eco-nomic activity in the two examined sectors.
Open Access
Experimentelle Untersuchungen und Analyse zum Einfluss der Brennstoffzusammensetzung auf das Zündverhalten von gasturbinen-typischen Vormischbrennern
(2009) Koch, Andreas; Aigner, Manfred (Prof. Dr.)
In stationären Gasturbinen ist wegen der strengen Emissionsvorgaben insbesondere der Stickoxide die magere Vormischverbrennung weit verbreitet. Die gute Vermischung von Brennstoff und Luft vor der Verbrennung reduziert lokale Flammentemperaturen und damit die Bildung von Stickoxiden. Gleichzeitig ist dieses System jedoch anfällig für Flammenrückschläge und Selbstzündung. Beide Prozesse können zu Schäden oder gar der Zerstörung der Brenner führen.Ziel der vorgestellten Arbeit ist es, den Selbstzündprozess besser zu verstehen und einen Beitrag zur Vorhersage von Selbstzündungen zu leisten. Der Einfluss der Gaszusammensetzung auf den Zündprozess ist dabei von zentraler Bedeutung. In der vorliegenden Arbeit wurde der Selbstzündprozess in Hochdruckexperimenten unter gasturbinen-relevanten Bedingungen untersucht. Für die Messungen wurde ein generischer Brenner mit seitlicher Eindüsung des Brennstoffes von etwa 450 K und in variierter Zusammensetzung eingesetzt. Die Vormischzone des Brenners war optisch zugänglich. Die Selbstzündung wurde durch Erhöhung der Vorwärmtemperaturen hervorgerufen und durch eine Hochgeschwindigkeitskamera aufgezeichnet. Mit dieser Methode wurden Selbstzündungen für Drücke zwischen 5 und 30 bar sowie Vorwärmtemperaturen der Luft zwischen 800 und 1150 K erfasst. Der Einfluss der Gaszusammensetzung wurde durch die Zugabe von bis zu 25 Volumenprozenten Propan zu Erdgas vom Typ H untersucht. Über eine detaillierte Analyse der beteiligten chemischen Reaktionen, insbesondere für die längerkettigen Kohlenwasserstoffe, konnten die wichtigsten Spezies und Reaktionspfade der Oxidation längerkettiger Kohlenwasserstoffe identifiziert werden. Basierend auf den durchgeführten Experimenten und der begleitenden Studie des Reaktionsverlaufes wird eine Methode vorgestellt, die es erlaubt, den Einfluss der Turbulenz auf die Selbstzündung zu beschreiben. Da hierzu eine möglichst exakte Beschreibung der Vermischung innerhalb der turbulenten Strömung notwendig ist, wurde die Mischströmung aus Brennstoff und Luft mithilfe von Laserinduzierter Fluoreszenz (LIF) vermessen. Die Ergebnisse dieser Messungen erlaubten eine Validierung der numerischen Simulation der Mischströmung und die Ermittlung des meist geeigneten Modells im Hinblick auf die Rechendauer und die Übereinstimmung von Experiment und Simulation. Im Experiment sank die Luftvorwärmtemperatur, bei der erstmalig Zündungen im Mischkanal auftreten, mit zunehmendem Druck, erhöhte sich die Luftvorwärmtemperatur mit zunehmender mittlerer Strömungsgeschwindigkeit im Kanal und sank mit zunehmendem Äquivalenzverhältnis. Fügte man bei gleichem Äquivalenzverhältnis Propan zum Erdgas hinzu, so sank die für die Zündung notwendige Vorwärmtemperatur der Luft. Diese Abhängigkeit der Selbstzündung von Druck, Temperatur und Zusammensetzung bestätigt die Vorhersagen des betrachteten Reaktionsmechanismus in Hinblick auf die Zündverzugszeiten homogener Gemische. Im turbulent durchströmten Mischkanal sind die chemischen Reaktionen vom Mischungsprozess überlagert. Diese Wechselwirkung bestimmt neben dem Mischungsgrad die Temperatur und Zusammensetzung orts- und zeitabhängig im Mischkanal. Aus der Berechnung der Zündverzugszeiten für verschiedene Kombinationen von Gaszusammensetzung und Temperatur im Mischkanal lässt sich ein schnellstzündendes Gemisch aus Brennstoff und Luft in Abhängigkeit der Eintrittsbedingungen der beiden Teilströme ableiten. Das schnellstzündende Gemisch wird von den Eintrittsbedingungen von Luft und Brennstoff, insbesondere deren Eintrittstemperatur bestimmt. Die längerkettigen Kohlenwasserstoffe mit ihren besonderen Charakteristika in der Niedertemperaturoxidation, die als "cool flames" und "negative temperature coefficient (NTC)" bezeichnet werden, zeigen große Variationen in der Zusammensetzung der schnellstzündenden Mischung aus Brennstoff und Luft. Die Anwendung des vorgestellten Reaktionsmechanismus demonstriert, dass insbesondere die Wahl der Eintrittstemperaturen im Verhältnis zum Temperaturbereich des NTC-Verhaltens bestimmen, ob ein fettes oder mageres Brennstoff-Luft-Gemisch schneller zündet. Hieran wird der Hauptunterschied der Zündeigenschaften von Methan und längerkettigen Kohlenwasserstoffen deutlich. Diese Unterschiede führen bei längerkettigen Kohlenwasserstoffen im Niedertemperaturbereich, der typischerweise unterhalb von 900 K liegt, zu sehr viel kürzeren Zündverzugszeiten. Sowohl experimentell als auch numerisch konnte der Einfluss der längerkettigen Kohlenwasserstoffe auf die Selbstzündung belegt werden. Die Selbstzündung trat dabei im typischen Vorwärmtemperatur- und Druckbereich von Gasturbinenbrennern bei deutlich geringeren Temperaturen auf als dies durch einige der etablierten Reaktionsmechanismen vorhergesagt wurde. Innerhalb der hier vorgestellten Untersuchungen konnte ein Reaktionsmechanismus identifiziert werden, der angemessen die experimentell ermittelten Zusammenhänge zur Selbstzündung beschreibt.