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ProblemstellungBei der Beschickung einer Feuerung werden die Holzpartikel einer heiûen Ofenumgebung ausgesetzt. Der Wärmeeintrag in das Partikel verursacht die Trocknung des meist feuchten Holzteilchens und die Pyrolyse der Trockensubstanz. Der daraus entstehende Koks reagiert heterogen mit Komponenten der Ofenatmosphäre.Die Vorgänge der Pyrolyse und Trocknung sind hauptsächlich durch die Wärmezufuhr bestimmt. Unter Bedingungen, wie sie bei der Wurfbeschickung einer Wirbelschicht auftreten, laufen diese Vorgänge in verschiedenen Bereichen des Partikels gleichzeitig und mit unterschiedlicher Geschwindigkeit ab: Während aufgrund der raschen Aufheizung des Partikelrandes diese Vorgänge dort sehr schnell ablaufen, verzögert die am Rand bereits gebildete Koksschicht die Erwärmung des Partikelzentrums und somit die thermische Umsetzung. Besonders bei groûen Teilchen bilden sich starke Gradienten der Temperatur, des Drucks, der Volumenanteile an Flüssigkeit und Feststoff sowie auch der Gaskomponentenkonzentrationen über den Partikelradius aus. Die Gradienten verursachen Stoff-und Wärmetransport im Partikelinneren.Somit stellt sich für die mathematische Modellierung der thermischen Umsetzung eines Holzpartikels das Problem der Beschreibung des Stoff-und Wärmetransportes in einem porösen, sich umwandelnden Feststoff mit chemischen Reaktionen (Pyrolyse, Vergasung/Verbrennung des Kokses, homogene Reaktionen der Flüchtigen) und Phasenumwandlung (Verdampfung bzw. Kondensation). Mathematisch kann dies durch differentielle Stoff-und Energiebilanzen beschrieben werden, die simultan gelöst werden müssen, um die gegenseitige Beeinflussung erfassen zu können.

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