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Bestimmung und Einflussgrößen der Brückenbildung

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1. e Sch ttwinkel e Sch ttdichte e Wassergehalt e Maximale L nge e Maximale Breite e Maximale Sehne e L ngen Durchmesser Verh ltnis e Feret Durchmesser e Minimaler Feret Durchmesser e Martin Durchmesser e Kornformfaktor e Mittlere Teilchengr e Material und Methoden 89 e Quantile e Interquartilsabstand Bei den oben genannten Modellformulierungen Ursache Wirkungs Beziehung waren die me thodenanalytischen Fragestellungen vorerst nicht wichtig da diese anhand sp terer Pr fungen bzw anhand der folgenden Ermittlung der Regressionsanalyse beantwortet wurden Wichtig war jedoch neben dem Kausalgeflecht der vermuteten und bekannten Ursache Wirkungs Beziehung eine Grundvoraussetzung der Regressionsanalyse zu erf llen Bei den verwendeten Gr en muss te es sich um metrisch skalierte Daten Messdaten handeln was in dieser Arbeit der Fall war vgl Abbildung 35 Nach der erfolgten Modellformulierung konnte der n chste Schritt der Regressionsanalyse erfol gen Die Formulierung eines linearen Zusammenhanges d h die Sch tzung der Regressionsfunk tion zwischen der ffnungsweite und den oben genannten Messgr en Dieser Schritt wird im n chsten Kapitel genauer beschrieben 4 8 1 2 Sch tzung der Regressionsfunktion Im Gegensatz zur oben erkl rten Modellentwicklung in der nur eine einfache Ursache Wirkungs Beziehung beschrieben wurde basiert die Sch tzung der Regressionsfunktion auf exakten ma themati
2. 85 86 87 85 Quellenverzeichnis Kaltschmitt M Hein M M ller Langer F 2005 Executive Summary In Final Tech nical Report Pre Normative Work on Sampling and Testing of Solid Biofuels for the De velopment of Quality Assurance Systems ENK6 CT 2001 00556 S IV V K hler W Schachtel G Voleske P Biostatistik Eine Einf hrung f r Biologen und Ag rarwissenschaftler 4 aktual u erw Aufl 329 Seiten Berlin Springer Verlag ISBN 978 3 540 37710 8 Kollmann F 1951 Technologie des Holzes und der Holzwerkstoffe Band 1 Anatomie und Pathologie Chemie Physik Elastizit t und Festigkeit Berlin Springer Verlag 1050 Seiten Kramer C M hlbauer A 2001 Praxishandbuch Thermoprozess Technik Bd 1 Grund lagen Verfahren Essen Vulkan Verlag 592 Seiten ISBN 978 3 8027 2922 5 Kr mer W Schoffer O Tschiersch L 2008 Datenanalyse mit SAS 2 Aufl Berlin Springer Verlag 409 Seiten ISBN 987 3 540 73600 4 Krass J Rupp G Mitransky B 2007 Grundlagen der Bautechnik 1 Aufl Wiesbaden Vieweg Teubner 572 Seiten ISBN 978 3 835 10053 4 Kupfer K 1997 Materialfeuchtemessung Grundlagen Messverfahren Applikationen Normen Kontakt amp Studium Nr 513 Renningen Malmsheim Expert Verlag 395 Seiten ISBN 978 3 8169 1359 7 Lehrstuhl Verfahrenstechnik disperser Systeme VdS Freising Weihenstephan 2010 Linkadresse Stand 17 02 2010 URL http
3. Abbildung 65 Abbildung 66 Abbildung 67 Abbildung 68 Abbildung 69 Abbildung 70 Abbildung 71 Abbildung 72 Abbildungsverzeichnis 13 Berechnuneserindlace der Sphanzi t uu uuuuuuu een a ae 83 Beispielhafte Volumensummenkurve mit den Lageparametern Q1 Q und VE EA TE E TIET I ETO EEE eee 86 Auswahlwege der statistischen Analyse 12 13 ge ndert 87 Vorgehensweise der durchgef hrten Regressionsanalyse nach 3 SAN TA E a ee 88 Schematische Darstellung einer einfachen Regressionsfunktion 3 90 Erkl rte und nicht erkl rte Abweichung der Regressionsfunktion 98 Lineare links und nichtlineare rechts Regressionsfunktion 3 107 Homoskedastizit t links und Heteroskedastizit t rechts 109 Positive links und negative rechts Autokorrelation gem 3 109 Schematischer QQ Plot mit normalverteilten St rgr en 69 ge ndert 112 Variationskoeffizient von drei unterschiedlichen Vorversuchsbrennstoffen n Anzahl an Messwiederholungen cccccccccccccceeeeceeeeeeeessessseeeceeeeeeeeees 114 Zusammenhang zwischen der Offnungsweite und dem Variationskoeffizient der Offnungsweitenbestimmung am Messpunkt 100 Bruckenemstutz OW 100 inia 2454456 5 38 3222 a 118 Einfluss der F llh he auf die Offnungsweite von groben Hackschnitzeln 119 E
4. Goodness of fit keitstest Niveau Ordinal Intervall skaliert skaliert Spearman s Rho Pearson s Rangkorrelationskoeffizient Korrelationskoeffizient Abbildung 50 Auswahlwege der statistischen Analyse 12 13 ge ndert t Test f r Repeated Stichproben measures ANOVA RM ANOVA lunabh ngige Wilcoxon Zwei Vorzeichen Stichproben Rang Test t Test Wie oben erw hnt wurde in dieser Arbeit versucht den Zusammenhang zwischen ffnungsweite und weiteren brennstoffspezifischen Messgr en zu untersuchen bzw zu erkl ren Aus diesem Grund entschied die Art der vorliegenden Daten die weitere Auswahl der zu genutzten statisti schen Testmethode Da es sich in dieser Arbeit um Messdaten handelt und die anh ngige Variab le ffnungsweite von mehreren unabh ngigen Variablen abh ngt musste gem der Auswahl m glichkeiten aus Abbildung 50 zur Auswertung der Daten eine multiple Regressionsanalyse erfolgen Die durchgef hrte multiple Regressionsanalyse wird m folgenden Kapitel genauer er kl rt 4 8 1 Multiple Regressionsanalyse Wie auch die Auswahl der richtigen Testmethode welche im vorangegangen Kapitel erl utert wurde basiert die multiple Regressionsanalyse auf einer definierten Schrittfolge 3 Die in dieser Arbeit durchgef hrte multiple Regressionsanalyse wurde gem der in Abbildung 51 erkennbaren Vorgehensweise durchgef hrt Zu Beginn der Regressionsanalyse wurde das zugrun
5. Hrsg Handbuch Bioenergie Kleinanlagen 2 Aufl G lzow Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe ISBN 3 00 011041 0 S 56 67 Hartmann H RoBmann P Turowski P Link H Marks A 2006 Staubemissionen aus Holzfeuerungen Einflussfaktoren und Bestimmungsmethoden Berichte aus dem TFZ Nr 10 Straubing Technologie und F rderzentrum im Kompetenzzentrum f r Nachwach sende Rohstoffe 84 Seiten ISSN 1614 1008 Haver amp Boecker OHG Oelde Angebot Nr 1286 0908 vom 10 09 2008 Haver amp Boecker OHG Oelde Benutzerhandbuch CPA 4 2 2MB Real Time 2003 Hodenberg M von 1998 Gravimetrische und optische Partikelanalyse von Korngemi schen Aufbereitungs Technik Jg 39 Nr 9 Seite 461 466 H ldrich A Hartmann H 2006 Lagerung und Trocknungsverlauf von Scheitholz Landtechnik Jg 61 Nr 3 S 150 151 International Organization for Standardization 2004 Particle size analysis Image analy sis methods Part 1 Static image analysis methods Reference number ISO 13322 1 2004 E Geneva ISO 24 Seiten International Organization for Standardization 2006 Particle size analysis Image analy sis methods Part 2 Dynamic image analysis methods First edition 2006 11 01 Reference number ISO 13322 2 2006 E Geneva ISO 24 Seiten International Organization for Standardization ISO 1999 ISO 3310 2 Test sieves Technical requirements and testing Part 2 Test sieves of perforated metal plate Geneva ISO
6. K T ein 14 0 952 0 937 352 6 35 D s LD M KFF MP IQA KFF IQA LD IQA M IQA KFF D s RAU MP LD M Dis M Di MP D 5 KFF 8 Dis LD Dis RAU MP KFF 17 0 957 0 934 363 6 28 MP RAU KFF RAU M MP M KFF M RAU R Bestimmtheitsma adj R adjustiertes Bestimmtheitsma MAF Mittlerer absoluter Fehler RMSE Root Mean Square Error Standardfehler der Sch tzung KFF Kornformfaktor LD L ngen Durchmesser Verh ltnis MP mittlere Partikelgr e M Wassergehalt RAU Rauigkeit IQA Interquartilsabstand D45 Sch ttdichte bezogen auf 15 Wassergehalt Wie n Tabelle 16 dargestellt berechnet SAS eine Vielzahl m glicher Modellvar anten Im Fol genden wird die Entscheidungslogik welche zur Findung des besten Modells angewendet wurde dargestellt und diskutiert Im ersten Schritt der Modellbildung wurden nur die Input Messgr en d h ohne Wechselwir kungen und Input Gr en in exponentieller Form in die Regressionsanalyse aufgenommen Das somit entwickelte Modell I besitzt ein Bestimmtheitsma von 0 858 bzw ein adjustiertes Be stimmtheitsma von 0 846 Dies zeigt dass anhand der genutzten Parameter die ffnungsweite gesch tzt werden kann jedoch weist das Modell einen hohen mittleren absoluten Fehler MAF von 51 2 auf Somit weichen die gesch tzten Werte im Mittel um 51 2 von den gemessenen Werten ab worauf dieses Modell verworfen wird Des Weiteren wird angenommen dass die In put Messgr
7. Minimaler Feret Durchmesser hnlich dem Feret Durchmesser wird der minimale Feret Durchmesser zwischen zwei an die Partikelprojektion angelegten Tangenten bestimmt Der minimale Feret Durchmesser kennzeich net den kleinsten Abstand zwischen zwei parallelen Tangenten der Partikelkontur Nr 6 n Abbil dung 47 und ist unabh ngig von der Messrichtung Martin Durchmesser Der Martin Durchmesser ist erneut ein quivalentdurchmesser und somit wiederum Grundlage f r eine Gruppe von Kenngr en Der Martin Durchmesser ist diejenige Sehne die die Partikel projektionsfl che parallel zur Messrichtung in zwei gleich gro e H lften teilt Fl chenhalbieren de In Abbildung 47 st der Martin Durchmesser mit der Zahl 2 gekennzeichnet Maximale Sehne Die max male Sehne stellt die gr te Ausdehnung der Projektionsfl che n Messrichtung dar In Abbildung 47 ist die maximale Sehne als Nummer 3 zu erkennen Material und Methoden 83 Maximale Breite Die maximale Breite entspricht der gr ten Ausdehnung der Partikelschattenprojektion Schat tenbild welche senkrecht zur maximalen L nge vorliegt Die maximale Breite ist in Abbildung 47 mit Nummer 5 gekennzeichnet 4 7 2 4 Verhaltnisparameter L ngen Durchmesser Verh ltnis Das L ngen Durchmesser Verh ltnis ist der Quotient aus den oben genannten statistischen Parti kelabmessungen maximaler L nge Nr 4 in Abbildung 47 und maximalen Breite Nr 5 in Ab bildung 47 Das L n
8. barer Energien an der Energieversorgung zu erh hen wurde national und international eine Viel zahl an Gesetzen und F rderma nahmen beschlossen Beispiele hierf r sind e das Integrierte Energie und Klimaschutzprogramm kurz IKEP 9 e das Erneuerbare Energien W rmegesetz kurz WarmeEEG 16 e die EU Richtlinie 2009 28 EG 46 e der Aktionsplan Biomasse der EU 10 oder e das Marktanreizprogramm f r Erneuerbare Energien kurz MAP 8 Bedingt v a durch das letztgenannte Marktanreizprogramm aber auch durch weitere F rderma nahmen stieg der Anteil der biogenen Festbrennstoffe an der Energieerzeugung kontinuierlich an Abbildung 1 14 000 70 000 Stromerzeugung aus biogenen Festbrennstoffen u GWh W rmebereitstellung aus biogenen Festbrennstoffen Haushalte GWh 10 000 50 000 _ gp eb amp 8 000 40 000 wv Bb z 6 000 30 000 u Lu 4 000 20 000 2 000 10 000 0 0 Abbildung I Entwicklung der Stromerzeugung bzw der W rmebereitstellung aus biogenen Festbrennstoffen basierend auf 11 Dieser in Abbildung 1 erkennbare positive Trend wurde neben den staatlichen F rderaktivit ten u a auch dadurch unterst tzt dass nach H rdtlein 51 die biogenen Festbrennstoffe einer Nor mierung unterliegen Durch die Normierung welche durch das im Mai 2000 gegr ndete Techni sche Komitee Solid Biofuels CEN TC 335 47 erfolgt werden klare einheitliche und all
9. www wzw tum de blm mak mak body_scherlabor html Mattsson J E 1990 Basic Handling Characteristics of Wood Fuel Angle of Repose Friction Against Surfaces and Tendency to Bridge for Different Assortments Scandinavian Journal of Forest Research Jg 5 Nr 1 4 S 583 597 Mattsson J E 1996 Specification for Solid Biofuels in Sweden In International Confe rence Characteristics of Solid Biofuels Scope of Influence Requirements Standardiza tion 8 9 May Stuttgart Mattsson J E 1997 Tendency to bridge over openings for chopped phalaris and straw of triticum mixed in different proportions with wood chips Biomass amp Bioenergy Jg 12 Nr 3 S 199 210 Mattsson J E Kofman P D 2002 Method and apparatus for measuring the tendency of solid biofuels to bridge over openings Biomass amp Bioenergy Jg 22 Nr 3 S 179 185 Niemz P 1993 Physik des Holzes und der Holzwerkstoffe Holz Anatomie Chemie Physik Nr 3 Leinfelden Echterdingen DRW Verlag Weinbrenner 243 Seiten ISBN 3 87181 324 9 Paulrud S Mattsson J E Nilsson C 2002 Particle and handling characteristics of wood fuel powder effects of different mills Fuel Processing Technology Jg 76 Nr 1 S 23 39 Rabier F Temmerman M Bohm T Hartmann H Daugbjerg Jensen P Rathbauer J Carracso J Fernandez M 2006 Particle density determination of pellets and briquettes Biomass amp Bioenergy Jg 30 Nr
10. 10 Seiten International Organization for Standardization ISO 2000 ISO 565 Test sieves Metal wire cloth perforated metal plate and electroformed sheet Nominal sizes of openings Ge neva ISO 3 Seiten Janssen H A 1895 Versuche ber Getreidedruck in Silozellen Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure Jg 39 Nr 35 vom 31 August S 1045 1049 Janssen J Laatz W 2007 Statistische Datenanalyse mit SPSS f r Windows 6 Aufl Berlin Springer Verlag 817 Seiten ISBN 987 3 540 72977 8 Jenike A W 1961 Gravity flow of bulk solids Bulletin of the Utah Engineering Experi ment Station no 108 Bulletin of the University of Utah vol 53 no 26 Salt Lake City Utah USA University of Utah 198 Seiten Jenike A W 1964 Storage and flow of solids Engineering Bulletin of the Utah Eng neering Experiment Station no 123 Bulletin of the University of Utah vol 53 no 26 Salt Lake City Utah USA University of Utah 198 Seiten Kalman H Goder D R vkin M Ben Dor G 1993 The effect of the particle surface friction coefficient on the angle of repose Bulk Solids Handling Jg 13 Nr 1 S 123 128 Kaltschmitt M Hartmann H Hofbauer H 2009 Energie aus Biomasse Grundlagen Techniken und Verfahren 2 neu bearb u erw Aufl Dordrecht Springer Verlag 1030 Seiten ISBN 978 3 540 85094 6 164 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84
11. 12 mit Mzjel Masse der Probe bei Erreichen des Zielwassergehalts in kg 68 Material und Methoden Mstart Masse der Probe beim Start der Trocknung in kg M start Wassergehalt beim Start der Trocknung in Mzje Zielwassergehalt in Zur genauen Datenkontrolle und aufzeichnung wurde die Waage w hrend des Trocknungspro zesses mit einer auf einem PC installierten Datenerfassungssoftware verbunden Nach Erreichen des Zielgewichtes musste die Probe homogenisiert werden da innerhalb der Trocknungsbox die oben erw hnte vertikale Schichtung an Brennstoff mit unterschiedlichem Wassergehalt auftrat Im Anschluss an die Homogenisierung wurde wie zu Beginn der Ver suchsreihe die ffnungsweite des Brennstoffes bestimmt Nach dieser Messung erfolgte erneut das Trocknen des Brennstoffes Der beschriebene Versuchsablauf aus Bestimmung der ffnungsweite Trocknung und Homoge nisierung wurde so lange durchgef hrt bis ein Brennstoffwassergehalt von 10 erreicht wurde Aufgrund des hohen Zeit und v a Energieaufwandes wurde auf ein weiteres Trocknen auf Was sergehaltswerte von unter 10 verzichtet Des Weiteren stellt ein Wassergehalt von 5 keinen realit tsnahen Lagerzustand des Brennstoffes dar da ab einer Luftfeuchtigkeit von 10 keine nat rliche Trocknung mehr stattfindet 4 2 5 3 Fullstand Aufgrund der bereits bekannten Forschungsergebnisse dass sich der F llstand im Sch ttgutbeh l ter auf die Br cken
12. Heteroskedastizit t aufgedeckt oder mit der Bestimmung des Durbin Watson Koeffizienten berechnet Die Ermittlung einer Autokor relation anhand der Residuenplots ist in Abbildung 56 schematisch dargestellt Auf der linken Seite ist der Zustand der positiven Autokorrelation und auf der rechten Seite der Zustand der ne gativen Autokorrelation dargestellt gem 3 Y Abbildung 56 Positive links und negative rechts Autokorrelation gem 3 110 Material und Methoden Konnte eines der in Abbildung 56 erkennbaren Muster festgestellt werden musste das zu Grunde liegende Regressionsmodell verworfen werden Neben der Ermittlung der Autokorrelation anhand des Residuenplots kann diese auch mittels der Berechnung des Durbin Watson Koeffizienten erfolgen Der Durbin Watson Koeffizient konnte durch die SAS Option DW mittels Formel 51 3 berechnet werden _ k 2 k ek 1 51 d K e2 k 1 k mit ek Residualgr e f r den Beobachtungswert in der Periode k k 1 2 K d Durbin Watson Indexwert f r die Pr fung der Autokorrelation Der Durbin Watson Koeffizient kann bei dieser Berechnung Werte zwischen 0 und 4 annehmen Ergibt sich bei der Berechnung des Durbin Watson Koeffizienten ein kleiner Wert so l sst dies eine positive Autokorrelation Abbildung 56 links vermuten hohe Werte lassen auf eine negati ve Autokorrelation Abbildung 56 rechts schlie en 3 Diese Vermutung bedingte eine genauere Auswertung
13. Normenausschuss Bauwesen NABau im DIN Berlin Beuth 15 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 2006 DIN prCEN TS 15149 Teil 1 Feste Bio brennstoffe Verfahren zur Bestimmung der Teilchengr enverteilung Teil 1 Riittelsieb verfahren mit S eb Lochgr en von 3 15 mm und dar ber Berlin Beuth 10 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 2006 DIN prCEN TS 15149 Teil 2 Feste Bio brennstoffe Verfahren zur Bestimmung der Teilchengr enverteilung Teil 2 Riittelsieb verfahren mit Sieb Lochgr6Ben von 3 15 mm und darunter Berlin Beuth 9 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 2007 DIN EN 1936 2007 02 Pr fverfahren f r Na turstein Bestimmung der Reindichte der Rohdichte der offenen Porosit t und der Ge samtporosit t Berlin Beuth 10 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 2008 Pr fverfahren f r geometrische Eigenschaften von Gesteinsk rnungen Teil 4 Bestimmung der Kornform Kornformkennzahl Deutsche Fassung EN 933 4 2008 Berichtigung zu DIN EN 933 4 2008 06 Berlin Beuth 12 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 2010 DIN EN 14961 1 2010 Feste Biobrennstoffe Brennstoffspezifikationen und klassen Teil 1 Allgemeine Anforderungen Deutsche Fas sung EN 14961 1 2010 Berlin Beuth 45 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 2010 DIN ISO 9276 6 Entwurf Darstellung der Ergebnisse von Partikelgr enanalysen Teil 6 Die Beschreibung und Quantifizierung
14. Praxisbrennstoff Hackschnitzel MS Miscanthus HSC Hack schnitzel R_NG Rinde nicht geh ckselt R_G Rinde geh ckselt PE Pellets RRF Ringversuchsbrennstoff Feinhackgut RRG Ringversuchsbrennstoff Grobhackgut HF Schredderholz GR Gras GE Getreide 15 P FF D AU Wi W 1 3 IQA Tabelle 23 Messergebnisse der BLT Brennstoffe 5 a MERE 2 s 3 Ny Y AY a EIER EA er ot Ra w Kenngr e Einheit RRF RRG PB PB PB PB RNG PB P ns s kg m 227 2 27 1 o os os os os os 09 os o6 os 08 38 312 40 38 38 70o 63 4 135 681 42 41 k E HASC 88 142 IB g gr 1 N es T 7 gt A gt gt A ir TAYO Fi rn N wu EN Die Be Pe IE TaN l 5 45 5 O 58 2 9 Tis 9 oo 3 os o BIETER 0 a 2 ur rer 327 2 8 6 2 60 4 n b O lolalolo A O 35 8 56 3 Q uoj 198 142 162 129 233 3881 2041 2631 136 saj 88 96 213 M Wassergehalt D 5 Schiittdichte bezogen auf 15 Wassergehalt MP mittlere Partikelgr e KFF Kornformfaktor LD L ngen Durchmesser Verh ltnis RAU Rauigkeit OW1 ff nungsweite am Messpunkt Erster Br ckeneinsturz OW50 Offnungsweite am Messpunkt gt 50 Br ckeneinsturz OW100 ffnungsweite am Messpunkt 100 Br ckeneinsturz SW Sch ttwinkel Q Quartil 1 Q3 Quartil 3 Qo Quantil 0 9 IQA Interquartilsabstand SSP
15. Wiederholbarkeit der Bildanalyseergebnisse mit dem Ringversuchsbrennstoff Grobhackgut 5 Messwiederholungen Mit SAS generierte Modelle f r die Absch tzung der ffnungsweite OW 100 Hackschnitzelmodell mit n 51 Brennstoffen SAS Ausgabestatistiken des t Tests der Toleranz und des Variance Inflation Factors VIF f r das Hackschnitzelmodell Formel 54 Mit SAS generierte Modelle fiir die Absch tzung der Offnungsweite OW 100 Alle Brennstoffe Modell Formel 55 mit n 76 Brennstoffen Pr missen der Regressionsanalyse sowie deren Verletzung und die daraus resultierenden Folgen auf die Modellrechnung gem 3 15 16 Tabelle 20 Tabelle 21 Tabelle 22 Tabelle 23 Tabelle 24 Tabelle 25 Tabelle 26 Tabelle 27 Tabellenverzeichnis SAS Ausgabestatistiken des t Tests der Toleranz und des Variance Inflation Factors VIF f r das Alle Brennstoffe Modell Formel 55 146 Ergebnisse der IFZ Brennstoffe Teil T susanne a 171 Ergebnisse der TFZ Brennstoffe Teil H 2222200000022002222000eeeeeee 172 Messergebnisse der BELT Breinstoffe ana 173 Messergebnisse der CRA W Brennstoffe ussssssssnnnnnnnnnnnnnnneneenneennn 174 Messergebnisse der Silava Brennstoffe uusssssssssnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnennnnnn 175 Messerge
16. als weitere Bereiche der Br cke einst rzten Wiederum bedurfte es der Best tigung des Versuchstechnikers neben dem Br ckenbildunsstest ger t dass keine Partikel mehr in den Kippcontainer rieseln damit die ffnungsprozedur fortge setzt werden konnte Dieser stop and go Vorgang wurde solange fortgef hrt bis ber 50 der Br cke eingest rzt sind Abbildung 32 rt he ee y Ks s ML Pe PVA ie en z2 AER Aa R x ag F de Gert sm S P Y My A JM f j N oh REN wel gt Mn Re X ATEON SAA MAAAR A AN Abbildung 32 gt 50 Br ckeneinsturz bei Hackschnitzel links und S gesp ne rechts Die ffnungsweite bei diesem Br ckeneinsturz welcher als gt 50 Br ckeneinsturz bezeichnet wird wurde erneut auf 1 mm genau abgelesen und notiert Zudem wurden wie beim Messpunkt erster Br ckeneinsturz wiederum die Position en des Einsturzes ber die Breite des Sch tt gutcontainers und die Wandber hrung der Br cke n notiert Nach der Bestimmung dieses zwei ten Messpunktes wurde das oben beschriebene stop and go Verfahren so lange angewendet bis die Brennstoffbr cke vollst ndig einst rzte Die ffnungsweite dieses im Folgenden als 100 Br ckeneinsturz Abbildung 33 bezeichneten Messpunktes wurde auf 1 mm genau abgelesen und notiert v Vos Be he A PIS BA K e A ta n A tes ya Tf Rey Ps 3 Pw a AP are A Was oh lg oe wea Abbildung 33 100 Br ckeneinst
17. dass der Sch ttwinkel nicht die Briickenbildungseigenschaft von bio genen Festbrennstoffen beschreiben kann Folglich kann anhand des einfach und wiederholbar zu bestimmenden Parameters Sch ttwinkel nicht auf die Br ckenbildung geschlossen werden 5 3 Bildanalyse Mit Hilfe der Bildanalyse konnten viele Messdaten zur Partikelform und Partikelgr e von den Brennstoffproben ermittelt werden Aus diesen Daten konnten zudem weitere Kenngr en eines Brennstoffes gewonnen werden wie beispielsweise die mittlere Partikelgr e oder der Interquar tilsabstand Diese anhand der Bildanalyse gewonnenen Ergebnisse sind im Folgenden genauer dargestellt 5 3 1 Darstellung der Brennstoffunterschiede Wie bereits beschrieben konnten mit Hilfe der Bildanalyse viele brennstoffspezifische Daten gewonnen werden Aufgrund der Bandbreite an unterschiedlichen Brennstoffen welche n der europ ischen Datenerhebung auf ffnungsweite Sch ttwinkel und Sch ttdichte untersucht wur den erfolgte eine sogenannte Brennstoffinventarisierung anhand der physikalisch mechanischen Brennstoffparameter Eine Auswahl von sieben Brennstoffen dieser Inventarisierung ist in Tabelle 13 dargestellt Tabelle 13 Ubersicht iiber gemessene und berechnete physikalisch mechanische Brennstoff parameter ausgew hlter Brennstoffe Ringversuchsbrennstoff Rinde Fein Grob Schredder S gesn ne Holz eh ckselt nicht hackgut hackgut Sep pellets 8 geh ckselt snc a i Joa Se
18. ger ist dabei notwendig denn durch die Normierung werden klare einheitliche und allgemein akzeptierte Qualit tskriterien festgelegt Diese dienen Produzenten H nd lern Lieferanten Herstellern von Anlagen und Nutzern biogener Festbrennstoffe gleicherma en Zus tzlich geh rt zur Definition normierter Brennstoffeigenschaften auch eine standardisierte Merkmalsbestimmung nach genau beschriebenen Pr fmethoden Dazu fordert die Praxis zuverl s sige vergleichbare und zeitsparende Bestimmungsmethoden wobei eine gro e Variabilit t der Brennstoffbasis zu ber cksichtigen ist Des Weiteren soll die Normierung im Bereich der bioge nen Festbrennstoffe weiter vorangetrieben und derzeit noch fehlende Normen erarbeiten werden So wurde u a festgestellt dass derzeit noch kein Norm Pr fverfahren zur direkten Bestimmung der Br ckenbildung von biogenen Sch ttg tern existiert Aus diesem Grund wurde in der vorliegenden Arbeit die bei biogenen Sch ttg tern wie Holz hackschnitzeln oder H ckselgut beobachtete Neigung zur Bildung von Brennstoffbr cken unter sucht Diese ist h ufig Ursache von St rungen bei der Lagerentnahme oder beim Umschlag von Biomasse Brennstoffen Eine messtechnische Charakterisierung dieser physikalischen Brenn stoffeigenschaft ist bislang nicht m glich gewesen Des Weiteren mangelt es an der quantitativen und qualitativen Bewertung der Einflussgr en auf die Br ckenbildung Ziel der vorliegenden Untersuchung war es daher
19. links und Wandflie ort Be IMS re a ee seele ee ee ee Scherkraft Scherweg Verlauf beim An und Abscheren eines Sch ttgutes links und daraus gebildetes Scherkraft Normalspannungsdiagramm rechts gem 98 101 ge ndert 202222222220seeeeeeeeeeeeeennnnnnnnnnnnnnnnen Schematische Darstellung zur Ermittlung des effektiven Reibungswinkels Os Coemaly 105 HT DE LE NIE ern M gliche Messmethoden zur Bestimmung des B schungswinkels 99 LONO ee ee Br cken und Schachtbildung bei der Lagerentnahme von Sch ttgut 109 Mattsson sches Br ckenbildunsgstestger t Foto Peter Daugbjerg Jensen Funktionsprinzip des Mattsson schen Br ckenbildungstestger ts zur direkten Bestimmung der Br ckenbildung 85 2222222000000ee000 ffnungsweiten ausgew hlter Brennstoffe in Klammern Angabe der mittleren Partikell nge bei einer F llh he von 50 cm gem den Ergebnissen von Mattsson 82 cccccccccccsssssssssssssessseeeeeeceeeeeeeeeeeeeaaeeeeeeeseseeees 11 12 Abbildung 19 Abbildung 20 Abbildung 21 Abbildung 22 Abbildung 23 Abbildung 24 Abbildung 25 Abbildung 26 Abbildung 27 Abbildung 28 Abbildung 29 Abbildung 30 Abbildung 31 Abbildung 32 Abbildung 33 Abbildung 34 Abbildung 35 Abbildung 36 Abbildung 37 Abbildung 38 Abbildung 39 Abbildung 40 Abbildung 41 Abbildung 42 Abbildung 43 Abbildung 44 Abbildung
20. llung des Br ckenbildungstestger tes wurde grunds tzlich darauf geachtet dass der Brennstoff gleichm ig in den Sch ttgutbeh lter gesch ttet wurde Dies sollte gew hrleisten dass der Brennstoff nicht verdichtet wird Abbildung 29 Bef llposition des Kippcontainers zu Beginn der Bef llung des Br ckenbildungs testger tes links und Bef llposition des Kippcontainers bei Erreichen der maxi malen Hubh he des Gabelstaplers rechts Der Kippcontainerinhalt wurde komplett in das Br ckenbildungstestger t berf hrt wobei feine Partikel teilweise mit Hilfe eines Besens oder einer Schaufel aus dem Kippcontainer entfernt wer den mussten Im Anschluss an die vollst ndige Entleerung wurde der Kippcontainer unter den ffnungsschacht zum Auffangen des Probenmaterials positioniert Um wiederholbare Versuchsbedingungen zu gew hrleisten nivellierte ein Versuchstechniker den Brennstoff mit Hilfe eines Rechens auf den vorgeschriebenen F llstand von 75 cm entsprechen ca 1 65 m3 Die Nivellierung erfolgte von der Plattform aus auf welcher der Versuchstechniker w hrend des weiteren Versuchsablaufs zu verweilen hatte Ein Abstieg ber die fest an die Rah menkonstruktion montierte Leiter h tte Ersch tterungen bzw Vibrationen am Br ckenbildungs testger t erzeugt welche zu einem nachtr glichen Setzen Nachverdichtung des Brennstoffes im Sch ttgutcontainer gef hrt h tten Die weiteren Schritte wurden vom zweiten Versuchstec
21. 175 kg Netzspannung 230 Volt Rinnenbreite Vibrationsschacht 310 mm F rderbandbreite gesamt 400 mm F rderbandbreite zwischen Leitschienen 320 mm Kamera bzw Sensor Hochaufl sende CCD Zeilenkamera Kameraaufl sung 4096 Pixel Pixelrate 40 Millionen Pixel pro Sekunde 40 MHz Lichtquelle Halogenlampe 12 V 100 W Messbereich 106 um bis 200 mm Mindestangabe Gew hlte Messeinstellungen der Bildanalyse Messmodus Partikelformanalyse Gr endefinition maximale L nge Basierend auf ISOR 20 zus tzlich eingef gt Gr enklassen bzw Gr eneinteilung 05 nn 1504 200 mund 200m Probenvolumen ca 31 Messstart und Messende sofort und manuell Messdauer zwischen und 3 h Dosierstufe konstant Stufe 12 4 7 2 Messgr en der Bildanalyse Im Folgenden werden die Messgr en welche durch die Bildanalyse bestimmt wurden vorge stellt und definiert Zum besseren Verst ndnis ist vorab ein Partikel mit seinem generierten Schat tenbild und die daraus ermittelten Messgr en in Abbildung 47 dargestellt Anzumerken ist dass die mit markierten Parameter messrichtungsbezogen sind Material und Methoden 8 Lan genparameter 1 Feret Durchmesser 4 Maximale Lange 7 Lange Breitenparameter 2 Martin Durchmesser 3 Maximale Sehne 5 Maximale Breite 6 Minimaler Feret Durchmesser Verh ltnisparameter 4 5 Maximale L nge Maximale Breite Messrichtung Va Reales Partikel gt gt Schat
22. 2 5 1 5 1 1 5 1 2 KES 5 1 4 5 1 5 5 1 6 Sale 5 1 8 5 1 9 5 2 Inhaltsverzeichnis Direkte Bestimmung der BriickenDildung ccccccccccccsssssssssssssscsssssssssccccccsssssees 55 Br ckenbildunsstestser tl ans 55 R E 01 21 ee EE A ere T 58 Vore avy u Da eeneenerayee Rare fae emt ter tee tere teen tert geet ren tert tee ee eeere tests eee et tee err ee 59 Vora dun WWE NO orate eee essen 59 VOR VCS ICING een a 65 SCG 0 830 Biel TBI DCHE IA oanennmenenen rrrerreerrrr rrr rercnercrerrrrrereerrerrrerrrcr rrr terrier rr rr rrer rrr rrr rrr rrrcrer 65 BAPTIST Dale pe erregen 66 PORS AN ae penn oe nn Besen TREE 68 PV CI Cll I nissen abatichad seal israelische engere 68 SCHULWIIKE la RER TERT TPT TTT Prey errr Ere eTTT eT ET Try ayer ER SRRHERE 69 POC LUD 0 1 C 1 i aisa cata cata cata cata ca tas sa sca ca ca ca casa casa a cede 71 Wassergehalt ennnen ee ee N SE ERHEBT 72 N CE SUCIS IF OOT ANIME een aan Teaser 73 Rime Versuc hs DiC nnst ffessse nennen TO Praxisbrennst ffe 2 2 2222 22a a aaa ee ae 74 Bildanalyse eessasans us ERRRRRR RR Reese Rear 76 AUDIO EIN VON rennen JI Messsroben der BuUdanaly Sessenta ee ae 80 Allgemeine Messsr Ben s an 81 Eansenparam let E IIN IIA AAAA 82 Breitenparameler 322222 eae aan aa ae ie EERE Cece Rae er Rie EE OEE RE 82 Yerhaltnispatamelel mans 83 Abgeleitete Messgr en aus den Bildanalyseergebnissen cccccceceeeeeeeeeeeeeeeees 84 Modellentwicklung zur Be
23. 349 261 25 1 sw anal aol swo al al ws 392 as aus al 2o mol soal 400 409 amp mm sa ars me aa 2s mal mal sof ee isaf mul wol ra mel me en mm Tal mal wol mal mol asol esal nal esl mol na mel 182 seal sso mm 252 mol wa 251 mol 29 wa 257 2o mol was 102 210 oa wr hoa mm sol msi mal nal msi mil ol sol nel 562 ioi sl 6al mal 284 M Wassergehalt D 5 Sch ttdichte bezogen auf 15 Wassergehalt MP mittlere Partikelgr e KFF Kornformfaktor LD L ngen Durchmesser Verh ltnis RAU Rauigkeit OW1 ff nungsweite am Messpunkt Erster Briickeneinsturz OW50 ffnungsweite am Messpunkt gt 50 Br ckeneinsturz OW100 ffnungsweite am Messpunkt 100 Briickeneinsturz SW Sch ttwinkel Q Quartil 1 Q3 Quartil 3 Qo Quantil 0 9 IQA Interquartilsabstand SSP S gesp ne HS Hobelsp ne PB Praxisbrennstoff Hackschnitzel MS Miscanthus HSC Hack schnitzel R_NG Rinde nicht geh ckselt R_G Rinde geh ckselt PE Pellets RRF Ringversuchsbrennstoff Feinhackgut RRG Ringversuchsbrennstoff Grobhackgut HF Schredderholz GR Gras GE Getreide
24. Anhand dieser Streuungszerlegung Formel 32 kann das Bestimmtheitsma im Folgenden auch als R bezeichnet wie folgt berechnet werden Formel 33 R2 _ Erz 7 _ erkl rte Streuung 33 rain Y Gesamtstreuung Wie in Formel 33 erkennbar kann das Bestimmtheitsma nur Werte zwischen O lt R lt 1 anneh men F r den Extremfall dass die Regression die gesamte Streuung erkl rt nimmt R den Wert 1 an erkl rt die Regression keine Streuung ist R 0 Durch mathematisches Umformen d h durch die Subtraktion des Verh ltnisses der nicht erkl rten Streuung sprich der Summe aller Re siduen zur Gesamtstreuung vom Maximalwert 1 l sst sich das Bestimmtheitsma auch mittels Formel 34 berechnen B eat Vie Pk r i Ek _ nicht erkl rte Streuung 34 R2 Deir Erk Gesamtstreuung Material und Methoden 99 Bei der Interpretation des Bestimmtheitsma es war darauf zu achten dass ein kleines R nicht unbedingt ein schlechtes Modell darstellte So k nnte es sein dass etwa die St rgr e amp eine hohe Var anz aufweist das Modell aber an sich gut ist Zudem h ngt das Bestimmtheitsma von der Anzahl der verwendeten Variablen ab 3 78 Bei gegebener Stichprobengr e wird durch Hin zuf gen eines zus tzlichen Regressors der Anteil der erkl rten Streuung erh ht was aber nicht unbedingt dem Regressor angerechnet werden muss sondern auch zuf llig der Fall sein kann Somit kann durch eine s
25. Brennstoffen Hackschnitzeln links und Hobelsp ne rechts ssssssnnnnnssenssssseeeeeeeeeeeeenennnnnnnnnnnnnnnnnn Input Output Modell zur Beschreibung der Einfluss und Zielgr en der VOLIESCHIEN ALDEN ses er SER Wirkung der 3 maligen Sto einwirkung verglichen mit einer Nicht Sto einwirkung bei der Bestimmung der Sch ttdichte f r einen 50 l Beh lter der vor dem erneuten Bef llen dem Oberfl cheneinebnen und der W gung dreimal fallen gelassen wurde Der Grenzwert f r hohe bzw niedrige Sch ttdichtengruppierung bei Hackschnitzeln betrug 180 kg m Csemials 150 96 Seide Erreger Korrekturfunktion f r Sch ttdichtebestimmungen von Hackschnitzeln wasserfrei als Funktion des Wassergehaltes zum Messzeitpunkt 56 Verfahren zur Bestimmung der Gr enverteilung und der Teilchendimension von Sch ttgutbrennstoffen 4 54 Schematische Darstellung der Funktionsweise einer Siebeinrichtung links und eines dynamischen Bildanalyseverfahrens zur Bestimmung der Korngr enverteilung 4 22000000 00 neeeeeeeeeeeeeeeeeennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnenn Massen und Kernfluss von Sch ttg tern in Lagersilos 109 Schematischer Messaufbau f r die Bestimmung der Wandreibung 103 Aufbau der Jenike Scherzelle f r die Wandreibungsbestimmung 103 Verlauf der Wandschubspannung beim Schertest
26. Daher wurde basierend auf der Fachliteratur entschie den anstelle des Auslaufwinkels engl drained angle of repose den Sch ttwinkel engl angle of repose auch B schungswinkel genannt zu bestimmen 103 Unter dem Begriff des Sch ttwin kels wird derjenige Winkel verstanden welcher zwischen der Mantellinie eines gleichm ig auf gesch tteten Haufwerks z B Miete oder Sch ttkegel und der Horizontalen anliegt 48 82 Eine europ ische Norm zur Bestimmung des Sch ttwinkels existiert derzeit lediglich f r feste D ngemittel 24 und f r Pulver und Granulate 20 jedoch nicht f r grobe Sch ttg ter w e bei spielsweise Holzhackschnitzel Aus diesem Grund basiert die Bestimmung des Sch ttwinkels auf dem F E M Standard 2 581 48 Aufgrund der gro en Probenmenge wurde entschieden die Sch ttwinkelbestimmung mit ca 0 9 m Probenmaterial durchzuf hren weshalb im Anschluss an die letzte Bestimmung der Br ckenweite eine Probenteilung erfolgte Nach dem letztmaligen Bef llen des Briickenbildungstest ger tes bzw vor der letzten Bestimmung der ffnungsweite wurde der verwendete Kippcontainer durch zwei BigBags gem Abbildung 39 links ersetzt Verwendet wurden zwei 1 m3 BigBags 70 Material und Methoden welche oben offen sind und unten einen Auslauf besitzen Abbildung 39 rechts Die BigBags wurden unter das Br ckenbildungstestger t platziert um die gesamte Brennstoffprobe bei der Bestimmung der ffnungsweite
27. Imu de stablab index html Stand 30 06 2010 111 Stie M 1995 Mechanische Verfahrenstechnik 1 Springer Lehrbuch 2 Aufl Berlin Springer Verlag 369 Seiten ISBN 3 540 59413 2 112 Temmerman M Rabier F Daugbjerg Jensen P Hartmann H B hm T 2006 Com parative study of durability test methods for pellets and briquettes Biomass amp Bioenergy Jg 30 Nr 11 S 964 972 113 Ter Borg L 1986 Einfluss des Wandmaterials auf das Auslaufverhalten von Sch ttg tern aus Silos Chemie Ingenieur Technik Jg 58 Nr 7 S 588 590 114 Trendelenburg R 1939 Das Holz als Rohstoff Seine Entstehung stoffliche Beschaf fenheit und chemische Verwertung M nchen J F Lehmanns Verlag 435 Seiten 115 Weipert D Tscheuschner H D Windhab E 1993 Rheologie der Lebensmittel 1 Aufl Hamburg Behr s 620 Seiten ISBN 978 3 8602 2161 7 116 Ziegelschmidt H 1977 Die Beurteilung ffentlicher Investitionen unter Unsicherheit 1 Aufl Berlin Duncker amp Humblot 236 Seiten ISBN 978 3 428 03864 0 Va max ffnung 1500 J o a o ee on ee om w Abbildung 74 Technische Zeichnung Br ckenbildungstestger t Frontansicht 1846 22 II w 1100 22 mE ee Ta Ver o F ir ge ee O chp a A Abbildung 75 Technische Zeichnung Br ckenbildungstestger t Seitenansicht I J w 1100 1000 i soo Abbildung 76 Technische Zeic
28. Intercept pi Regressionskoeffizient j 1 2 J X unabh ngige Variable j 1 2 J u St rgr e Nach der mathematisch bedingten Umformung kann die F Statistik angewendet werden wobei diese auf folgendem Grundsatz basiert Haben die unabh ngigen Variablen X einen Einfluss auf die anh ngige Variable Y so m ssen deren Regressionskoeffizienten einen Wert ungleich Null haben Dieser Denkansatz l sst sich mathematisch in die folgende Nullhypothese Ho Formel 38 berf hren 3 Ho By Bz p 0 38 Wird nun diese Nullhypothese bei einem durchgef hrten F Test Vergleich empirisch berechneter F Wert mit kritischem Tabellen F Wert abgelehnt so hat mindestens eine der unabh ngigen Va riablen einen Einfluss auf die abh ngige Variable Kann andererseits die Nullhypothese nicht ab gelehnt werden dann haben die unabh ngigen Variablen keinen Einfluss auf die abh ngige Vari able Die genaue Durchf hrung des in dieser Arbeit erfolgten F Tests wird im Folgenden genauer beschrieben Material und Methoden 101 Als erstes musste der empirische F Wert berechnet werden welches mittels Formel 39 bzw For mel 40 automatisch von der Software erfolgte e O A 7 erkl rte Streuung 39 em EK EI K J 1 nicht erkl rte Streuung K J 1 ea I 40 722 eR E 1 Der n chste Schritt war die Vorgabe eines Signifikanzniveaus d h es musste ein Bereich festge legt werden in dem die berechnet
29. L nge wobei wiederum das Feinheitsmerkmal gem DIN 66160 22 und DIN 66141 18 als ein bergeordneter Begriff f r unterschiedliche Teilcheneigenschaften definiert ist Verwendet werden kann als Feinheitsmerkmal eines Teilchens oder der Abbildung eines Teilchens gem DIN 66160 22 beispielsweise e der Inhalt z B das Volumen die Projektionsfl che oder die Feret Durchmesser e der Abstand z B die maximale Sehnenl nge oder die Martin Durchmesser e jede physikalische Gr e die eindeutig mit den beiden erstgenannten zusammenh ngt z B die Sinkgeschwindigkeit oder die Masse oder e der Inhalt einer Kugel oder ihrer Abbildung die unter gleichen physikalischen Bedingun gen denselben Wert einer Gr e nach den oben genannten Aufz hlungen ergibt wie das Teilchen z B der quivalentdurchmesser Im Gegensatz zu den sehr feinen Sch ttg tern welche u a durch die aufgelisteten Partikelgr en charakterisiert werden erfolgt bei den n dieser Arbeit vorrangig untersuchten Sch ttg tern die Unterscheidung anhand der Korngr enverteilung Brennstoffcharakterisierung gem DIN EN 14961 1 41 Die Bestimmung dieser Korngr enverteilung und der Korngr e erfolgt dabei in der Regel nach drei allgemeinen Prinzipien vgl Abbildung 6 4 54 e Stereometrische e gravimetrische und Stand des Wissens 37 e optische Prinzipien Gem B hm 4 sind einerseits stereometrische Methoden f r Sch ttg
30. MP mittlere Partikelgr e M Wassergehalt RAU Rauigkeit IQA Interquartilsabstand Djs Sch ttdichte bezogen auf 15 Wassergehalt Das Modell enth lt die einfachen Einflussgr en deren Wechselwirkungen die Einflussgr en in exponentieller Form sowie deren Wechselwirkungen Aufgrund der Anzahl von 5S0 Input Messgr en werden diese hier nicht genannt n b nicht berechnet Wie in Tabelle 18 erkennbar enth lt Modell I neben beiden Wechselwirkungen von Sch ttdich te Kornformfaktor und mittlere Korngr e L ngen Durchmesser Verh ltnis auch den Korn formfaktor sowie den Wassergehalt als Input Messgr e Wie auch bei der Modellentwicklung f r das Hackschnitzelmodell wurde aufgrund der Vorversuchsergebnisse der Wassergehalt erneut als exponentielle Input Messgr e verwendet Anhand dieses Modells w rd ein Bestimmtheits ma von R 0 748 bzw ein adjustiertes Bestimmtheitsma von R a 0 734 erreicht was f r die Anzahl und Bandbreite der verwendeten Brennstoffe eine gute Aussagekraft darstellt Jedoch kann dieses Modell nicht weiter verwendet werden da es mathematisch nicht zul ssig ist denn wenn die Wechselwirkung einer Einflussgr e 1m Modell enthalten ist dann muss auch die nor male Einflussgr e enthalten sein Gleiches gilt f r Modell 2 in dem beispielsweise die Input Messgr e Rauigkeit nur als Wechselwirkung enthalten ist und nicht als normale Im Gegen satz dazu enth lt
31. Modell 3 die normalen Messgr en sowie die Wechselwirkungen der jeweili gen Messgr en Das Modell 3 weist ein Bestimmtheitsma von R 0 797 auf d h anhand der Modellrechnung k nnen 79 7 aller Messwerte erkl rt werden Best tigt wird diese gute Aussa gekraft mit dem in Tabelle 18 dargestellten Standardfehler der Sch tzung RMSE 12 99 Im 144 Ergebnisse und Diskussion Gegensatz dazu erscheint der mittlere absolute Fehler mit einem Wert von MAF 93 5 relativ hoch Dies liegt jedoch an der Tatsache dass mit dem Modell 3 auch negative Werte gesch tzt werden k nnen Im Vergleich zum mittleren absoluten Fehler weist der Variationskoeffizient der Regressionsgleichung welcher sich aus dem Quotient aus Standardschatzfehler s und Mittelwert y berechnet vgl Kapitel 4 8 1 3 nur einen Wert von 40 4 auf Ein Grund warum dieses Mo dell dessen mittlerer absoluter Fehler den zweitgeringsten Wert in Tabelle 18 aufweist nicht wei ter verwendet wird liegt beispielsweise an der fehlenden Signifikanz der Input Messgr e Was sergehalt Pr gt It 0 66 Im Vergleich zu Modell 3 beinhaltet Modell 4 den Wassergehalt nur als exponentielle Input Messgr e wodurch eine bessere Aussagekraft der Modellrechnung erreicht wird Das adjustierte Bestimmtheitsma erh ht sich geringf gig auf 0 766 und der RMSE Wert verringert s ch auf 12 98 Im Gegensatz dazu verschlechtert sich das Bestimmtheitsma R auf einen Wert von 0 794 j
32. Oo dar was genau dem arithmetischen Mittel siehe mittlere Partikelgr e entspricht Interquartilsabstand Iso Basierend auf der Berechnung der Quartile Q und Q kann anhand der Formel 23 der sogenannte Interquartilsabstand 5 berechnet werden Iso Q3 Q 23 Der Interquartilsabstand Js beschreibt den Bereich in dem sich genau 50 aller Messwerte wie derfinden Abbildung 49 Das Beispiel einer Verteilungssummenkurve mit den beschriebenen Lageparametern Quartil Q Quartil Q und Interquartilsabstand 750 ist in Abbildung 49 schematisch dargestellt 100 Q Quartil 3 Quantil 0 75 gt 75 aller Partikel sind unterhalb und 25 ber dieser Gr enklasse 80 2 2 70 E gt 60 O a a 50 U Q Quartil 1 Quantil 0 25 40 F gt 25 aller Partikel sind unterhalb und 30 75 ber dieser Gr enklasse D Abstand zwischen Q und Q z 20 50 aller Partikel sind innerhalb 7 dieses Bereichs 10 0 5 10 15 20 25 30 35 40 cm 50 Gr enklasse Abbildung 49 Beispielhafte Volumensummenkurve mit den Lageparametern Q Q3 und Iso 4 8 Modellentwicklung zur Berechnung der Br ckenbildung Im Gegensatz zu den vorigen Kapiteln in denen die praktische Bestimmung von Messgr en im Vordergrund stand wird in diesem Kapitel der Schwerpunkt auf eine mathematische Modellent wicklung bzw die statistische Auswertung gelegt Zu Beginn der statistischen Auswertung musste die Frage
33. Sch ttg tern in Silos gehen auf Janssen 68 zur ck welcher sich mit dem Spannungsverlauf im Siloschaft besch ftigte soge nannte Janssen Gleichung 71 Nach Janssen untersuchte v a Jenike 70 71 das Flie ver halten von Sch ttg tern wobei er die Begriffe des Massen Abbildung 8 links und des Kern flusses Abbildung 8 rechts pr gte 107 Gem Schulze 103 stellen diese Flusstypen das wichtigste Beurteilungskriterium f r den Sch ttgutfluss im Silo dar Denn gem Schwedes 107 beeinflusst die Art des Flusses unter anderem die Konstanz der Auslaufmassenstr me und die M glichkeit von Entmischungen nach der Teilchengr e oder Teilchendichte Aufgrund dessen werden in den folgenden Kapiteln die beiden Begriffe des Massen und Kernflusses genauer dar gestellt Massenfluss Kernfluss Abbildung 8 Massen und Kernfluss von Sch ttg tern in Lagersilos 109 3 2 1 Massenfluss Beim Massenfluss ist das gesamte im Silo befindliche Sch ttgut gleichzeitig in Bewegung Abbildung 8 links Uber den ganzen Querschnitt eines Silos sinkt das Sch ttgut gleichm ig in Richtung der Auslauf ffnung wodurch eine enge Verweilzeit erreicht und eine Entmischung oder das Schie en 103 beim Auslaufen vermieden wird 103 111 3 22 Kernfluss Im Gegensatz zum Massenfluss ist beim Kernfluss nur ein Teil des Sch ttgutes in Bewegung Abbildung 8 rechts Dabei bildet sich ein mehr oder weniger schmaler Schacht b
34. Variationskoeffizienten als bei der direkten Bestimmung der ffnungsweite errechnet werden k nnen denn einerseits basiert das Modell auf den Messunsicherheiten der direkten Bestimmung der ffnungsweiten und andererseits ist ein mathematisches Modell nie genauer bzw bietet eine h here Aussagekraft als die real bestimmten ffnungsweiten Abschlie end kann festgehalten werden dass mit Hilfe des Alle Brennstoffe Modells eine hohe Aussagekraft zur Sch tzung der Br ckenbildung bzw der ffnungsweite als Ma der Br ckenbildung erreicht wird Im Anschluss an d e Modellentwicklung erfolgte eine Sensitivit tsanalyse des Hackschnitzelmo dells mit dem durch Variieren einzelner Inputfaktoren Iterationsverfahren nach der Ceteris paribus Klausel folgendes Ergebnis erzielt wurde Abbildung 73 70 cm 50 40 30 20 Berechnete Offnungsweite OW100 10 0 50 100 150 200 250 Parametervariation Abbildung 73 Sensitivit tsanalyse des Alle Brennstoffe Modells mit real m glichen Werten Ergebnisse und Diskussion 149 Abbildung 73 zeigt dass im Alle Brennstoffe Modell der Kornformfaktor KFF den gr ten Einfluss auf die Offnungsweite aufweist gefolgt von den Messgr en mittlere Partikelgr e MP Wassergehalt M L ngen Durchmesser Verh ltnis LD und Sch ttdichte D s5 Der Ein fluss des Kornformfaktors wird in Abbildung 73 besonders sichtbar denn so f hrt beispielsweise eine Verdoppelung de
35. auf einer durch diese Punktwolke beschriebenen Geraden liegt eine nichtlineare Regression vor wodurch diese Pr misse verletzt w re In Abbildung 54 wird einerseits d e Pr missen erf llung links und andererseits die Pr missenverletzung rechts veranschaulicht Abbildung 54 Lineare links und nichtlineare rechts Regressionsfunktion 3 Wurde bei der durchgef hrten berpr fung erkannt dass eine Nichtlinearit t der Regressionsge rade gegeben war bestand die M glichkeit die Parameter in eine lineare Form zu transformieren Beispielsweise kann ein Parameter durch Logarithmieren oder Quadrieren in einen linearen Para meter transformiert werden Weitere Transformationen welche in dieser Arbeit nicht angewendet wurden k nnen in der Fachliteratur wie z B Backhaus 3 oder Sachs 92 nachgeschlagen werden Die Nichtlinearit t kann des Weiteren durch vorhandene Wechselwirkungen auch Inter akt onseffekte genannt hervorgerufen werden Diese Wechselwirkungen wie auch die exponen tiellen Variablen wurden bereits in die Modellrechnungen integriert wodurch diese Modell pr missenverletzung ausgeschlossen werden konnte Erwartungswert der St rgr e ist nicht Null bzw IX _ eg 0 Ergeben alle Residuen aussummiert nicht den Wert Null so war die Sch tzung der Regressions parameter durch die kleinste Quadrate KQ Methode fehlerhaft Eine fehlerhafte KQ Methode hat zur Folge dass sich der sogenannte Systematische Mes
36. aufgelisteten nicht von der Messrichtung abh ngig Somit konnten d e maximale L nge d e maximale Breite der Kornformfaktor und die Rauigkeit f r die Modellentwicklung genutzt werden Bez glich der ma ximalen L nge wurde Folgendes entschieden Diese sollte einerseits in Form der maximalen Teil chengr e und andererseits kombiniert mit der maximalen Breite in Form des sehr robusten Verh ltnisparameters L ngen Durchmesser Verh ltnis in die Modellrechnung einflie en Wie erkl rt eigneten sich die Messgr en L ngen Durchmesser Verh ltnis Kornformfaktor und Rauigkeit zur Regressionsanalyse Da diese Parameter in der Ausgabedatei der CPA Software jedoch als Einzelwerte der jeweiligen Gr enklasse aufgelistet sind mussten die jeweiligen Mit telwerte gebildet werden Die Mittelwertbildung erfolgte anhand der Berechnung des gewichteten ar thmetischen Mittels denn das gewichtete bzw gewogene ar thmetische Mittel erlaubt eine Be tonung der als einflussreich erachteten Daten und die Reduktion des Einflusses der als weniger wichtig vermuteten Daten Die Gewichtung bzw Betonung der Daten erfolgte anhand hres An teils in den Gr enklassen und wurde mittels der Formeln 26 bis 28 durchgef hrt Li lV X LzuD AR gt KFF Br 27 i 1 i RAU es 28 i 1 i wobei LD das gewichtete mittlere L ngen Durchmesser Verh ltnis KFF die gewichtete mittlere Kornformfaktor RAU die gewichtete mittlere Rauigkeit V de
37. bew hrt da es eine gute Balance zwischen over und underfit darstellt Material und Methoden 103 In dieser Arbeit wurde das AIC Kriterium durch die manuell eingegebene Option AIC von der Software berechnet wobei dies aufgrund der Parameterermittlung mittels kleinster Quadrate Methode gem Formel 44 92 erfolgte AIC n log 6 2 p 1 gt RSS su 0 n p 1l mit RSS Residual Sum of Squares nicht erkl rte Streuung n Anzahl der Beobachtungswerte p ber cksichtige Variable n wobei p J Das AIC Kriterium wurde anschlie end zur Auswahl des optimierten Modells verwendet wobei geringe AIC Werte auf eine gute Regressionsfunktion hingewiesen haben Akaike s Final Prediction Error hnlich dem AIC Kriterium ist der Akaike s Final Prediction Error ein G tema f r die Regressi onsfunktion Laut SAS Handbuch 94 berechnet sich der Akaike s Final Prediction Error J Werte gem Formel 45 Beer 45 mit MSE Mean Square Error mittlerer quadrierter Fehler n Anzahl der Beobachtungen p Anzahl der Variablen inklusive Intercept Durch die Eingabe der Option JP berechnete die Software den Akaike s Final Prediction Error hnlich dem AIC Kriterium weisen niedrige J Werte auf ein aussagekr ftiges Modell hin wo durch die berechneten J Werte zur Auswahl des optimierten Modells verwendet wurden Mallow s C Statistik Wie die oben genannten Auswahlkriterien ist die C Statistik ein
38. c Summe 0 Wert O gig bzw unverzerrt Ber cksichti ll l ae a MRR eee enn Unvollstandigkeit Verzerrung der Schatzwerte Variablen Homoskedastizitat Heteroskedastizitat _Ineffiziente Sch tzung Unabh ngigkeit der St rgr en Autokorrelation Ineffiziente Sch tzung Keine lineare Abh ngigkeit zwischen ba at vis Verminderte Pr zision der De Multikollinearitat i den unabh ngigen Variablen Sch tzwerte Normalverteilung der St rgr en Nicht normalverteilt AEE O ETS ANAE S tu geringe Zahl an Beobachtungen Aufgrund der beschrieben Entscheidungslogik und unter Ber cksichtigung der in Tabelle 19 dar gestellten Folgen einer Pr missenverletzung der Regressionsanalyse stellt Modell 4 das Beste dar Formel 55 OW100 30 762 0 0728 D 8 1106 LD 59 064 KFF 0 5819 x MP 0 0049 M 0 0016 D MP 0 0948 55 x Dis KFF 0 3058 x MP x KFF 0 2124 MP LD Formel 55 zeigt dass die ffnungsweite durch die Input Messgr en Sch ttdichte D s L ngen Durchmesser Verh ltnis LD Kornformfaktor KFF mittlere Partikelgr e MP dem Was sergehalt als exponentielle Input Messgr e sowie den Wechselwirkungen von Sch ttdich te mittlere Partikelgr e Sch ttdichte Kornformfaktor mittlere Partikelgr Be Kornformfaktor und mittlere Partikelgr e L ngen Durchmesser Verh ltnis bestimmt wird Die weiteren Input Messgr en wie beispielsweise Sch ttwinkel oder Rauigk
39. determination of the angle of repose appeared to be a sig nificantly higher repeatable test parameter This is demonstrated by the low coefficient of varia tion of 2 8 fine round robin fuel und 3 6 coarse round robin fuel Due to the easy and repeatable determination of this parameter it was tried to find an alternative way to determine the bridging properties But with a coefficient of determination of 0 417 there is only a low correla tion between the opening width of the bridging tester and the angle of repose Therefore it can be concluded that the determination of the angle of repose can provide only little information on the expected bridging hazards with biomass fuels According to the round robin and the data evaluation a photo optical image analysis was per formed on a fuel sample of the tested fuels Using this image analysis not yet known particle shape parameters like particle shape factor or roughness could be analysed These parameters were assumed to be able to describe the bridging phenomena in a special way This was demon strated by the means of the conducted multiple regression analysis for the following two different datasets e n 51 datasets of wood fuels were used for a so called wood chips model and e n 76 datasets of different wood and herbaceous biomass were used for the all biomass model The multiple regression analysis for the n 51 wood fuels shows a high influence of the mean particle size
40. die Br cken bildung von biogenen Festbrennstoffen direkt bestimmt werden und kann somit der euro p ischen Normungskommission CEN TC 335 als Normgrundlage vorgeschlagen wer den e Anhand der Sch tzmodelle kann eine gute Absch tzung der Br ckenbildungsneigung er reicht werden e Eine Erweiterung des Datenumfanges w rde wahrscheinlich zu einer Verbesserung der Modelle f hren e Anhand anderer einfach zu bestimmender Parameter wie z B dem Sch ttwinkel kann die Br ckenbildung nicht abgesch tzt werden 156 Summary 8 Summary National and international climate protection programmes demand extending the contribution of solid biofuels to the energy production Therefore it 1s expected that the commerce with solid biofuels will rise A standardisation of the energy sources is needed because with the standardisa tion clear consistent and generally accepted quality criteria were established They are used by producers merchants suppliers manufacturers of equipments and users of solid biofuels Addi tionally a standardised property determination following exactly described testing methods is essential for the definition of standardised fuels too For the determination of fuel properties prac tical applications highly depend on reliable repeatable and time saving methods whereby a great variability of the fuel basis has to be taken into account Furthermore the standardisation shall be continued and still missing standards shal
41. die H lfte wenn die mittlere Korngr e halbiert wird Um nun die Br ckenbildungsneigung von Hackschnitzeln zu verringern kann folgendes empfohlen werden Durch eine Ver nderung der Hackereinstellungen kann bei der Hackschnitzelproduktion eine bessere Zerkleinerung er reicht werden wodurch die mittlere Partikelgr e reduziert wird Neben der Ver nderung der Hackereinstellungen kann beispielsweise durch das Sch rfen der Messer erreicht werden dass der Kornformfaktor und das L ngen Durchmesser Verh ltnis verringert werden Somit kann eine Br ckenbildungsneigung der Brennstoffe schon vor der Einlagerung im Silo verringert werden 142 Ergebnisse und Diskussion denn je geringer der Kornformfaktor und das L ngen Durchmesser Verh ltnis desto geringer ist auch die gesch tzte ffnungsweite als Ma f r die Br ckenbildung Nach der mittleren Partikelgr e weist der Wassergehalt den zweitgr ten Einfluss auf die ff nungsweite auf Abbildung 71 Folglich kann durch eine Brennstofftrocknung eine Verbesserung des Flie verhaltens erreicht werden Besonders deutlich wird dies bei der Nachbetrachtung der Versuche bzw der Messergebnisse mit dem Brennstoff S gesp ne Je trockener das Material war desto geringer war die ffnungsweite Eine weitere wichtige Einflussgr e auf die Br ckenbildung stellt der Kornformfaktor dar Wie in Abbildung 71 erkennbar f hrt ein h herer Kornformfaktor tendenziell zu einer h heren Br cken bi
42. en in Wechselwirkungen zueinander stehen wodurch im n chsten Schritt diese in 138 Ergebnisse und Diskussion die Modellrechnung aufgenommen wurden Dies f hrt zu einer Verbesserung des Modells was anhand der h heren Bestimmtheitsma e R 0 887 und adj R 0 871 und im geringen Stan dardfehler der Sch tzung RMSE 8 79 deutlich w rd Zudem weist Modell 2 einen geringeren mittleren absoluten Fehler auf wie Modell 1 Dieser mittlere absolute Fehler verringert sich erheb lich durch den Austausch der Wechselwirkungen MP LD und M KFF durch M LD und M MP Anhand dieses Austausches wird deutlich dass der Wassergehalt M einen deut lichen Einfluss auf die ffnungsweite besitzt Gleichzeitig verbessert sich das Modell 3 jedoch nur geringf gig bei den G tema en Bestimmtheitsma und Standardfehler Aufgrund des an scheinend gegebenen Einflusses des Wassergehaltes auf die ffnungsweite verbessert die zus tz liche Aufnahme einer weiteren Wassergehaltswechselwirkung die Aussagekraft der Modell rechnung Dies wird u a mit dem RMSE Wert von Modell 4 verdeutlicht Im Gegensatz zur Ver besserung der Aussagekraft wird durch diese Aufnahme keine Verbesserung beim mittleren abso luten Fehler erzielt Der MAF verschlechtert sich sogar von Modell 3 zu Modell 4 um 0 8 So mit stellt das Modell 3 gem der in Kapitel 4 8 1 dargestellten Auswahlkriterien das bessere Mo dell dieser beiden dar Als Konseq
43. erkennbar dass mit steigender F llh he auch die ffnungsweite und somit die Br ckenbildungsneigung der biogenen Festbrennstoffen ansteigt Abschlie end kann als Faz t zum Einfluss des F llstandes folgendes festgehalten werden e Ein ansteigender F llstand f hrt zu erh hten ffnungsweiten e Dieser Anstieg ist nicht abh ngig von der Art des Brennstoffes e F r ein Standardtestverfahren erscheint eine definierte F llh he von 75 cm sinnvoll e Eine Abweichung von der Vorgabe sollte vermieden werden 5 1 3 Einfluss der Verweilzeit im Br ckenbildungstestger t Neben dem beschriebenen Einfluss des F llstandes auf die ffnungsweite war der Einfluss der Verweilzeit im Br ckenbildungstestger t ein weiterer Gesichtspunkt f r die Durchf hrung der Vorversuche Die Ergebnisse dar ber sind im Folgenden genauer dargestellt Wie in Abbildung 62 dargestellt steigt die ffnungsweite nach drei bis vier Tagen Lagerzeit an den Messpunkten Erster Br ckeneinsturz und gt 50 Br ckeneinsturz an Im Gegensatz dazu sinkt sie am Messpunkt 100 Br ckeneinsturz jedoch weist der Messpunkt bei der sofortigen Messwiederholung eine deutlich h here Standardabweichung auf was auf eine gewisse Messun sicherheit schlie en l sst Zur ckzuf hren sind die erh hten ffnungsweiten bei 3 bis 4 t giger Lagerung an den Messpunkten Erster Br ckeneinsturz und gt 50 Br ckeneinsturz darauf Ergebnisse und Disku
44. gekl rt werden zu welchem Zweck die Durchf hrung dient Beantwortet wurde dies durch die Zielstellung Mit der Modellentwicklung zur Berechnung der Br ckenbildung sollte Material und Methoden 87 versucht werden einen m glichen mathematischen Zusammenhang zwischen ffnungsweite als Ma f r die Br ckenbildungsneigung eines Brennstoffes vgl Kapitel 4 2 und den in Kapitel 4 3 bis 4 7 2 5 bestimmten brennstoffspezifischen Messgr en z B Wassergehalt oder Sch ttdichte herauszufinden Aufgrund dieser Zielstellung konnte die weitere Vorgehensweise eingeschr nkt werden welches in Abbildung 50 bildlich dargestellt wird Zweck der statistischen Auswertung Test auf signifikante Unterschiede Anzahl an Gruppen Zusammenfassung univariater Daten Beschreibende Statistik Mittelwert Standardabweichung Varianz usw Mittelwert zum speziellen Messwert Unabh ngige Verbundene Unabh ngige Verbundene Einstichproben t Test Stichproben Stichproben Stichproben Stichproben Mehrere H ufigkeiten Anzahl Variablen Eine Vergleich wei Grad des Zwei Test auf Zusammen Zusammenhang mit theoretischer Verteilung Eine Skalen Skalen unabh ngige unabh ngige Niveau Niveau Variable Variablen Ordinal Intervall JEinfaktorielle Mehrfaktorielle kaliert kaliert ANOVA anova ae en MANOVA hanges Chi Quadrat Chi Quadrat Anpassungstest Unabh ngig
45. gt 50 Br ckeneinsturz und 100 Br ckeneinsturz e Die Mindestanzahl an Messwiederholungen von zehn liefert bei einer Genauigkeit von 10 f r die verschiedenen Messpunkte statistisch aussagekr ftige Werte e Fir die als gut rieselfahig geltenden Brennstoffe Pellets und Getreide kann die Anzahl an Messwiederholungen auf f nf festgelegt werden Ergebnisse und Diskussion 119 5 1 2 Einfluss des F llstandes Im Rahmen dieser Arbeit wurden Versuche mit unterschiedlichen Brennstofff llh hen im Br ckenbildungstestger t durchgef hrt Die Bestimmung der ffnungsweite erfolgte mit F llst nden von 25 cm 50 cm 75 cm und 150 cm was einer Probenmenge von 0 55 m3 1 1 m3 1 65 m und 3 3 m entspricht Wie in Abbildung 60 dargestellt nimmt bei groben Hackschnitzeln die ffnungsweite mit stei gendem F llstand zu Obwohl die in Abbildung 60 dargestellten Messungen mit einem F llstand von 75 cm deutlich h here Standardabweichungen aufweisen als die Messungen mit einem F ll stand von 50 cm st d eser Trend erkennbar Besonders deutlich w rd der Anstieg an den Mess punkten Erster Br ckeneinsturz und 100 Br ckeneinsturz Die ffnungsweite steigt von 17 3 cm auf 19 5 cm bzw von 26 9 cm auf 28 6 cm Geringer f llt der Anstieg am Messpunkt gt 50 Br ckeneinsturz aus 40 cm Fullhohe E 50 cm E 75 cm 30 Standardabweichung Offnungsweite N Erster Br ckeneinsturz gt 50 Br ckenei
46. hazards 9 1 2 3 4 5 6 7 3 9 10 11 12 13 14 Quellenverzeichnis 159 Literatur American Society for Testing and Materials ASTM 2006 Standard D6128 2006 Stan dard Test Method for Shear Testing of Bulk Solids Using the Jenike Shear Cell West Con shohocken PA USA ASTM International DOI 10 1520 D6128 06 URL www astm org American Society for Testing and Materials ASTM 2008 Standard D6773 2008 Stan dard Shear Test Method for Bulk Solids Using the Schulze Ring Shear Tester West Con shohocken PA USA ASTM International DOI 10 1520 D6773 08 URL www astm org Backhaus K Erichson B Plinke W Weiber R 2008 Multivariate Analysemethoden 12 Aufl Berlin Springer Verlag 575 Seiten ISBN 987 3 540 85044 1 Bohm T 2006 Verfahren zur Bestimmung physikalischer Qualit tsmerkmale und des Wassergehaltes biogener Festbrennstoffe Dissertation Technische Universit t M nchen Department fiir Biogene Rohstoffe und Technologie der Landnutzung Fachgebiet Technik in Pflanzenbau und Landschaftspflege Miinchen Selbstverlag 189 Seiten Brandt F 2000 Brennstoffe und Verbrennungsrechnung 3 Aufl FDBR Fachbuchrei he Nr 1 Essen Vulkan Verlag 281 Seiten ISBN 978 3 8027 5801 0 Brosius F 2008 SPSS 16 Das mitp Standardwerk 1 Aufl Heidelberg mitp Verlag 1040 Seiten ISBN 978 3 8266 5910 2 Brown R L Richards J C 1
47. hrend des Fallens passierten sie eine linienf rmige Lichtquelle deren Lichteinfall hinter den Teilchen von einer digitalen CCD Zeilenkamera erfasst wurde Die Kamera erfasst 4 096 Pixel ber den gesamten Messbereich von 382 mm wobei ein Pixel die Gr e von ca 100 um x 100 um besitzt Somit erfasste die Kamera 40 Millionen Pixel pro Sekunde 40 MHz 60 Fiel ein Teilchen nun durch den Lichtkorridor wurde der ausge f llte Pixel als Schatten an die Software weitergeleitet Die Ger tesoftware setzte daraus in Echt zeit Zeile f r Zeile der gesendeten 4 096 Pixel zu einer l ckenlosen Schattenbildinformation zu sammen Aus den kontinuierlich erzeugten Schattendaten d h aus den Informationen der Ver weilzeit der Teilchen vor dem Kameraaufnahmefeld der Partikelgeschwindigkeit und der Anzahl nebeneinander liegender gef llter Pixel berechnete die Software die in Kapitel 4 7 2 aufgelis teten Messgr en Voraussetzung dieser Berechnung ist die Unterstellung dass alle Teilchen eine konstante Fallgeschwindigkeit in der Messebene haben Da jedoch die Geschwindigkeit der Parti kel nicht konstant ist wird dies bei der Berechnung automatisch von der Software ber cksichtigt Neben der genannten Berechnung k nnen einzelne Schattenbilder auch als Momentaufnahme dargestellt werden Abbildung 45 e 1 E b all 1 ie a aa ie N na 5 eet d la 7 x ete ee l f eo i y j FNR VA oa oS rn 1 te A
48. kann festgestellt werden dass am Messpunkt Erster Br ckeneinsturz die Lage des Einsturzortes mit einer Wahrscheinlichkeit von 25 1 auf der Bef llseite liegt Im Vergleich dazu liegt die Wahrscheinlichkeit dass die Lage des Einsturzortes auf der Nicht Bef llseite liegt nur bei 18 0 Auch die weiteren Wahrscheinlichkeiten zeigen eine Verschie bung der Lage des Einsturzortes in Richtung Bef llseite Aufgrund dieser unterschiedlichen Wahrscheinlichkeit bzw der Verschiebung der Wahrscheinlichkeiten kann festgestellt werden dass die Bef lltechnik bzw die Bef llseite einen Einfluss auf die Lage der Einsturzortes hat Be kannt ist dieses Ph nomen in der Sch ttguttechnik als Entmischung 103 jedoch erfolgt beim sch ttgut verfahrenstechnischen Ph nomen der Entmischung meist eine Verschiebung der Lage des Einsturzortes auf die Nicht Bef llseite vgl Abbildung 66 Ergebnisse und Diskussion 125 of A Schurre eo a 2 o o ee e on 9 0 080 30 0 Abbildung 66 Schematische Darstellung der Entmischung eines Schiittgutes durch seitliche Be fiillung des Silos 103 Der Effekt des Entmischens kann auftreten wenn das Silo senkrecht von oben oder wie in Ab bildung 66 oder wie im Versuchsaufbau in Kapitel 4 2 dargestellt von der Seite bef llt wird Bei der Bef llung kommt es aufgrund von Partikelgr e dichte form und Oberfl chenrauheit so wie d
49. llten Scherzelle abgestreift Im Anschluss daran mussten Scherdeckel und Gewichtsb gel auf die Scherzelle aufgelegt werden und die Mes sung wurde gestartet Bei der Messung traten wie schon bei der Messung mit der Scherzelle erneut verfahrens und messtechnische Probleme auf weshalb diese Messungen auch verworfen werden mussten Abbildung 21 Seiten links und Frontansicht der Jenike Scherzelle Aufgrund der fehlgeschlagenen Versuche einerseits und aufgrund der beschr nkten Anwendbar keit Partikelgr e des Messverfahrens andererseits musste ein neues Testverfahren zur Be stimmung der Br ckenbildungseigenschaften entwickelt werden F r dieses neue Testverfahren welches in Kapitel 4 2 genauer beschrieben wird musste ein neues Testger t entwickelt werden Bei der Entwicklung des Testger tes wurde festgelegt Siebdruckplatten als Wandmaterial zu verwenden Im Rahmen einer Vorversuchsreihe sollte jedoch eine Siebdruckplattenwand durch eine Scheibe aus Acrylglas auch bekannt als Plexiglas bzw PMMA XT ersetzt werden Um festzustellen ob und welchen Einfluss die Acrylglaswand auf die Br ckenbildung und die Flie eigenschaften der Brennstoffe 1m Br ckenbildungstestger t hat wurde eine Versuchsreihe zur Material und Methoden 55 Ermittlung der Wandreibung durchgefiihrt Die Wandreibung zwischen einer Wandprobe und einem Schiittgut wurde anhand des Wandreibungswinkels 71 bestimmt wobei dieser mit einem Jenike Scherger
50. mit dem hier entwickelten Messaufbau und der Untersuchung von Bestimmungsgr en die Ursachen der Br ckenbildung biogenen Festbrennstoffe besser aufzukl ren F r die Bestimmung der Br ckenbildungsneigung bei biogenen Festbrennstoffen wurde ein Pr f verfahren und ein Pr fger t entwickelt mit dem die L nge einer Brennstoffbriicke ber einem ffnungsschacht bestimmt werden kann Die als ffnungsweite bezeichnete Spannweite d h der Abstand zwischen den beiden beweglichen Bodenplatten des Br ckenbildungstestger tes zum Zeitpunkt des vollst ndigen Br ckeneinsturzes dient als Ma f r die physikalisch mechanische Eigenschaft der Br ckenbildung Im Anschluss an die Entwicklung dieser Pr fme thode und des dazugeh rigen Pr fger ts erfolgte eine Methodenerprobung Anhand der Metho denerprobung wurden neben der grunds tzlichen Tauglichkeit des Verfahrens auch Brennstoff Messgr en untersucht von denen erwartet wurde dass s e einen Einfluss auf die Br ckenbildung haben Zudem wurden mit den Vorversuchen Fragestellungen beantwortet welche entscheidend f r die weitere Methodenfestlegung waren Dabei konnte unter anderem Folgendes festgestellt werden e Das entwickelte Br ckenbildungstestger t konnte seine grunds tzliche Tauglichkeit nachweisen e Mit einer Mindestanzahl von zehn Messwiederholungen bei Pellets und Getreide nur f nf wurden statistisch aussagekr ftige Ergebnisse erzielt e Ein F llstand von 75 cm
51. normale Input Messgr e enthalten sind Gleiches gilt f r Modell 6 weshalb darauf n cht weiter eingegangen wird Anhand der sehr hohen G tema e wird deutlich dass Modell 7 eine sehr hohe Aussagekraft auf weist 99 6 aller Werte k nnen mit Hilfe der Sch tzfunktion erkl rt werden Dieser Wert wird durch kein anderes Modell erreicht jedoch beinhaltet das Modell folgende Pr missenverletzung einer Regressionsanalyse vgl Tabelle 19 Die Summe aller Residuen ergibt nicht den Wert O0 Dies weist auf einen Fehler bei der Sch tzung der Regressionsparameter durch die kleinste Quad rate KQ Methode hin was zur Folge hat dass sich ein sogenannter Systematischer Messfehler 3 auf das konstante Glied auswirkt und es somit nicht mehr unabh ngig bzw unverzerrt ist Obwohl dies laut Backhaus 3 toleriert werden kann wurde dieses Modell nicht weiter verwen det denn es erscheint v llig unsinnig ein Modell mit 50 Faktoren zu genieren Ein solches Mo Ergebnisse und Diskussion 145 dell w rde sich aufgrund fehlender Einfachheit bzw zu gro er Komplexit t in der Praxis nicht etablieren Tabelle 19 Prdmissen der Regressionsanalyse sowie deren Verletzung und die daraus resul tierenden Folgen auf die Modellrechnung gem 3 Pr misse Pr missenverletzung Folge der Pr missenverletzung Linearit t der Variablen Nichtlinearit t Verzerrung der Sch tzwerte Summe der Residuen ergibt den Konstantes Glied nicht unabhan
52. ssten durch gef hrt werden F r die weitere Versuchsdurchf hrung wurde somit festgelegt eine Genauigkeit von 10 zu tolerieren und folglich stellen die gew hlten zehn Messwiederholungen einen akzeptablen Kom promiss aus erforderlicher Genauigkeit 10 und Messaufwand dar Ergebnisse und Diskussion 117 Neben der oben genannten Auswertung nach den ersten Vorversuchen erfolgte eine weitere Be rechnung der Mindestanzahl an Messwiederholungen im Anschluss an die Datenerhebung und den Ringversuch Die Berechnung wurde erneut mit einer Irrtumswahrscheinlichkeit von a 5 und mit einer geforderten Genauigkeit von 10 durchgef hrt In Tabelle 6 sind die Ergebnisse einiger Brennstoffe dargestellt Tabelle 6 Erforderliche Messwiederholungen f r eine Genauigkeit von 10 berechnet nach Abschluss der Datenerhebung und des Ringversuches Mittelwert der Erster gt 50 100 getesteten Brennstoffe Br ckeneinsturz Br ckeneinsturz Br ckeneinsturz Getreide 32 3 2 352 Pellets 1 4 1 6 1 8 S gesp ne 17 0 8 8 17 8 Ringversuchsbrennstoff Feinhackgut On i 2 Ringversuchsbrennstoff Grobhackgut 2 u Schredderholz 10 4 Jed 6 5 Mi ttelwert ber alle Brennstoffe 7 0 8 7 10 1 Tabelle 6 best tigt die Ergebnisse der Vorversuche denn erneut ist der Messpunkt 100 Br ckeneinsturz derjenige mit der h chsten notwendigen Mindestanzahl an Messwiederholungen Mittelwert ber alle Brennstoffe 10 1 Im Gegensatz zu den Ergebnissen
53. ter generell zu zeitauf w ndig und finden daher nur bei regelm ig geformten K rpern oder bei Referenzproben An wendung und andererseits sind die Sichtungsmethoden beschr nkt auf sehr feine und pulveri sierte Brennstoffe Aus diesen Gr nden haben sich die Siebung und die optischen Methoden als praktikabel erwiesen Bestimmung der Gr enverteilung und Teilchendimension Stereometrische Methoden Gravimetrische Methoden Optische Methoden Trommel e Schwerkraft Lichtstreuanalyse siebung sichtung Laserbeugung e Plansiebung e Fliehkraft e Bildanalyse Bestimmung der geometrischen Abmessungen z B mit e Lineal e Messschieber e Ma band etc e Vibrations sichtung siebung Abbildung 6 Verfahren zur Bestimmung der Gr enverteilung und der Teilchendimension von Sch ttgutbrennstoffen 4 54 Das derzeitige Norm Pr fverfahren zur Ermittlung der Korngr en bzw der Korngr envertei lung stellt das Siebverfahren dar DIN prCEN TS 15149 Teil 1 bis 3 37 38 35 jedoch sind die optischen Methoden v a die Bildanalyse interessante Alternativen zum Siebverfahren 4 54 73 Abbildung 7 Plansiebverfahren Horizontalsieb Materialaufgabe Bildanalyse Steuer und Auswerteeinheit PC ZEN o Q 9 DR u i SS linienformige N f se a Lichtquelle der Siebweite Materialflussrichtung Zunahme Abbildung 7 Schematische Darstellung der Funktionsweise einer Siebeinrichtun
54. welche anhand einer Durbin Watson Tabelle erfolgte Gem der Anzahl der Be obachtungen und der Zahl der Regressoren wurden der obere do und der untere d Grenzwerte der Tabelle entnommen Anschlie end erfolgte eine Bewertung des berechneten Durbin Watson Koeffizienten 6 e Furd lt d liegt eine positive Autokorrelation vor e F rd gt 4 d liegt eine negat ve Autokorrelation vor e Zwischen d und 4 d liegt keine Autokorrelation vor e In den Intervallen d d und 4 d 4 du liegen Unsch rfebereiche vor in denen keine Aussagen getroffen werden k nnen Der Einfachheit halber wurde f r die Auswertung folgende von Brosius 6 aufgestellte Faustre gel verwendet Nimmt d Werte zwischen 1 5 und 2 5 an ergibt dies eine akzeptable Autokorrela tion d Werte unter und ber 3 dagegen deuten auf eine starke Autokorrelation hin Multikollinearit t Eine weitere Verletzung der Regressionspr missen stellt die sogenannte Multikollinearit t oder einfach nur Kollinearit t dar Eine Kollinearit t tritt auf wenn ein oder mehrere unabh ngige Variablen voneinander abh ngig sind bzw eine durch eine andere erkl rbar ist Kann eine Variab le komplett durch eine andere erkl rt werden wird dies als perfekte Kollinearit t bezeichnet Die se liegt relativ selten vor und kann teilweise schon durch die oben genannte Auswahl der richtigen Regressoren verhindert werden Als Folge der perfekten Kollinearit t kann die Regr
55. wurden erneut die ffnungsweite Sch ttwinkel Sch ttdichte und Was 74 Material und Methoden sergehalt bestimmt Als Ringversuchsmaterial dienten zwei Holzhackschnitzelproben deren Ei genschaften bzw Charakteristika in Tabelle 1 zusammengefasst sind Tabelle 1 Charakteristika der verwendeten Ringversuchsbrennstoffe Ringversuchsbrennstoff Feinhackgut Grobhackgut Fichtenstammholz Holzart erlernt Fichtenstammholz Hackertyp Trommelhacker Schneckenhacker Messersch rfe Neu geschliffen Unbekannt S ebkorbeinsatz Ja 3 5 x 3 5 cm Nein Norm Gr enklasse gem P45 P100 CEN TS 14961 1 29 4 6 2 Praxisbrennstoffe Wie bereits erw hnt sollten im Rahmen einer europ ischen Datenerhebung viele Messdaten er mittelt werden um eine aussagekr ftige Datengrundlage f r die anschlie ende Modellentwick lung zu erhalten Aus diesem Grund wurden die Projektpartner angewiesen die in ihrem Land vorhandenen und oder blichen biogenen Festbrennstoffe zu beschaffen und gem der erarbeite ten Pr fvorschrift auf die folgenden Messgr en zu testen ffnungsweite Sch ttwinkel Sch tt dichte und Wassergehalt Bei der erfolgten Auswahl der Brennstoffe sollte das Hauptaugenmerk auf Holzbrennstoffe gelegt werden Waren weitere biogene Festbrennstoffe wie beispielsweise Agrarpellets verf gbar sollten auch diese beschafft und getestet werden Mittels der europ ischen Datenerhebung wurden Messergebnisse fiir die in Tab
56. zum Erliegen kommt Bei grobk rnigen Sch ttg tern kann es zu Briickenbildung aufgrund der Verkeilung von Einzel partikeln kommen Diese Art der Br ckenbildung l sst sich vermeiden indem die runde Auslauf ffnung eines konischen Trichters mindestens sechs bis zehnmal so gro wie die maximale Parti kelgr e Xmax ist Beim keilf rmigen Trichter sollte die Auslaufschlitzbreite mindestens drei bis siebenmal so gro sein wie Xmax Die notwendige Auslaufabmessung h ngt von der Partikelgr Benverteilung und der Partikelform ab Eine enge Partikelgr enverteilung und scharfkantige Par tikel vergr ern tendenziell die Wahrscheinlichkeit der Briickenbildung durch Verkeilung Auch wenn die Auslauf ffnung gro genug ist um Br ckenbildung durch Verkeilen zu verhindern kann es zu einem unregelm igen pulsierenden Ausflie en kommen Mit den oben angegeben Maximalwerten wird man aber mit den meisten grobk rnigen Sch ttg tern ein zufriedenstellendes Ausflussverhalten erreichen 103 Stand des Wissens 47 Br cken Schacht bildung bildung Abbildung 15 Br cken und Schachtbildung bei der Lagerentnahme von Sch ttgut 109 Neben den im obigen Absatz genannten Circa Mindest Auslauf ffnungen welche vorrangig f r trichterf rmige Siloauslauf ffnungen genutzt werden kann die Auslaufauslegung nach Schulze 103 genau berechnet bzw bestimmt werden Dazu werden die Gr en ben tigt die das Flie verhalten des z
57. zwischen Schiittgut und Wandprobe wirkende Normal spannung wird dabei als Wandnormalspannung ow bezeichnet Um die Wandreibung zu bestim men muss das Sch ttgut mit einer Geschwindigkeit v ber die Wandoberfl che gezogen werden Dieser Vorgang wird auch als sogenanntes Scheren bezeichnet 103 Sch ttgut Ow AT Abbildung 9 Schematischer Messaufbau f r die Bestimmung der Wandreibung 103 Im Folgenden wird die Bestimmung des Wandreibungswinkels gem ASTM Standard D6128 1 mit der Jenike Scherzelle beschrieben Das zu testende Wandmaterial wird gewogen und auf der Distanzplatte befestigt Anschlie end werden Scher und F llring auf die Wandprobe gelegt und gegen die Scherringjustierung ge dr ckt Die beiden Ringe sind mit dem Testmaterial zu f llen bersch ssiges Probenmaterial wird mit Hilfe einer Spachtel abgestreift und der sogenannte Twistdeckel wird auf das Probenma terial aufgesetzt Anschlie end wird der Gewichtsb gel auf den Twistdeckel gesetzt um das Pro benmaterial zu verdichten bzw vorhandene Hohlr ume mit Probenmaterial aufzuf llen Falls dabei der Twistdeckel unter die Oberkante des Scherringes einsinkt muss die Scherzelle mit Pro benmaterial aufgef llt werden Nach der Verdichtung des Probenmaterials werden der Gewichts b gel der Twistdeckel und der F llring abgenommen und wiederum ist bersch ssiges Proben material welches ber den Scherring bersteht abzustreifen Abschlie end wi
58. 0 Material und Methoden fekts welcher die Aufnahme unn tzer bzw nicht erkl render Variablen bestraft wurde versucht das Modell mit dem h chsten adjustieren R zu finden Somit diente das adjustierte R als eines der Hauptentscheidungskriterien f r die Auswahl des optimierten finalen Modells unter den theoretisch m glichen Modellen F Statistik Neben dem Bestimmtheitsma stellt die F Statistik ein weiteres G tema zur Pr fung der Reg ressionsfunktion dar Aufgrund der Tatsache dass f r Regressionsanalysen immer nur eine Stich probe vgl Kapitel 4 2 5 1 Stichprobenumfang als Datengrundlage verwendet wird musste im n chsten Schritt folgendes gepr ft werden Besitzt das Modell ber die Werte der Stichprobe hin aus d h bezogen auf die Grundgesamtheit der Versuche seine G ltigkeit Dies wird durch die Bestimmung der Signifikanz mit Hilfe der F Statistik welche neben der oben beschriebenen Streuungszerlegung auch den Stichprobenumfang ber cksichtigt berpr ft bzw beantwortet Bevor die F Statistik angewendet werden kann muss aufgrund mathematischer Voraussetzungen die gesch tzte Regressionsfunktion Formel 24 in die reale Funktion umgewandelt werden Diese umgewandelte Form welche auch stochastisches Modell der Regressionsanalyse 3 ge nannt wird ist in Formel 37 3 dargestellt Y Po B X BaX2t BX u 37 mit Y abh ngige Variable Bo konstantes Glied der Regressionsfunktion
59. 0 weiteren biogenen Festbrennstoffen Die dabei gemessenen ffnungsweiten variierten von 0 8 cm bei Getreide bis zu 115 cm bei Schredderholz Wie die Messergebnisse zeigen wird bei der direkten Bestimmung der Br ckenbildungsneigung eine hohe Trennsch rfe erreicht Des Weiteren weisen die zehn bzw f nf bei Getreide und Pellets Messungen einen Variationskoeffizienten von 5 4 f r Pellets und 20 f r S gesp ne auf und der Mittelwert ber alle Variationskoeffizienten betr gt 14 1 Somit ist von einer guten Wiederholbarkeit der Messungen auszugehen Als Fazit der direkten Bestimmung der Br ckenbildung kann somit festgehalten werden dass das in dieser Arbeit erarbeitete Pr fverfahren grunds tzlich zur direkten Bestimmung der Br ckenbil dung geeignet ist Das beschriebene Br ckenbildungstestger t und die entwickelte Testprozedur k nnen somit dem europ ischen Komitee f r Normung CEN TC 335 als Norm Grundlage vor geschlagen werden Zus tzlich zu den n der Datenerhebung ermittelten Br ckenbildungsneigungen wurden weitere brennstoffspezifische physikalisch mechanische Kenngr en ermittelt Eine dieser Gr en war der Sch ttwinkel welcher in dieser Arbeit zwischen 26 8 bei Getreide und 50 0 bei ungeh ckseltem Gras variierte Im Gegensatz zur direkten Bestimmung der ffnungsweite erwies sich die Bestimmung des Sch ttwinkels als eine sehr gut wiederholbare Messung was anhand der Variationskoeffizienten von 2 8 Ringver
60. 1 Stichprobenumfang F r die weitere Methodenfestlegung musste die Frage gekl rt werden wie gro der Stichproben umfang also die Mindestanzahl an Messwiederholungen sein muss um statistisch aussagef hige Ergebnisse zu erhalten Wie n der Fachliteratur Sachs 91 oder Hartmann 54 nachzulesen ist kann der Stichprobenumfang im Anschluss an die ersten Vorversuche berechnet werden Die Be rechnung erfolgte gem Formel 11 54 q N 2 A695 mus 11 n gt RI N 66 Material und Methoden wobei n den Stichprobenumfang A die beidseitige Grenze der Standardnormalverteilung f r a 5 1 96 die geforderte Genauigkeit o die Standardabweichung x den Mittelwert der vorangegangenen Messungen darstellt Eine Genauigkeit von beispielsweise 1 bedeutet dass mit einer Wahrscheinlichkeit von 95 d h a 5 der berechnete Mittelwert dieses Mindestprobenumfanges um weniger als 1 vom wahren Wert abweicht vgl Kapitel 4 8 1 3 4 2 5 2 Wassergehalt Neben der Ermittlung der Mindestanzahl an Messwiederholungen war die folgende Aussage einer der Hauptgr nde f r die Durchf hrung der Vorversuche Der Wassergehalt eines Brennstoffes beeinflusst seine Br ckenbildungseigenschaft 82 Um diese Aussage zu best tigen bzw um den Einfluss des Brennstoffwassergehaltes auf die ffnungsweite exakt zu untersuchen muss Pro benmaterial schrittweise getrocknet und bei festgelegten Wassergehaltsstufen die ffnungsweite be
61. 11 S 944 953 89 90 91 92 93 94 95 96 97 95 99 Quellenverzeichnis 165 Reisinger K Hartmann H Turowski P N rnberger K 2009 Schnellbestimmung des Wassergehaltes im Holzscheit Vergleich marktg ngiger Messger te Berichte aus dem TFZ Nr 16 Straubing Technologie und F rderzentrum im Kompetenzzentrum f r Nach wachsende Rohstoffe 109 Seiten ISSN 1614 1008 Rosch C Kaltschmitt M 2001 Normen f r biogenen Festbrennstoffe Analyse vor handener Ans tze und Vorschlag f r ein Klassifizierungssystem f r Europa aus Eigen schaften biogenen Festbrennstoffe Bestimmung Beeinflussung Standardisierung Schrif tenreihe Nachwachsende Rohstoffe Nr 17 M nster Landwirtschaftsverlag 311 Seiten ISBN 3 7843 3104 1 Sachs L 2004 Angewandte Statistik Anwendung statistischer Methoden 11 berarb u aktual Aufl Berlin Springer Verlag 890 Seiten ISBN 3 540 40555 0 Sachs L Hedderich J 2006 Angewandte Statistik Methodensammlung mit R 12 Aufl Berlin Springer Verlag 702 Seiten ISBN 987 3 540 32160 6 SAS Institute GmbH URL http www sas com offices europe germany sas haarlass html Stand 02 03 2010 SAS Institute Inc 1988 SAS STAT User s Guide Release 6 03 Edition Cary NC USA SAS Institute Inc 1028 Seiten Schlumberger Ldt 2003 Building The Hele Shaw Cell URL http www seed slb com uploadedFiles Scien
62. 2 Effektiver Reibungswinkel 9 Wie auch der Wandreibungswinkel stellt der effektive Reibungswinkel erneut eine zahlenm ige Beschreibung des Sch ttgutes dar Definiert ist der effektive Reibungswinkel e gem Schulze 96 103 als ein Ma zur Beurteilung der inneren Reibung beim station ren Flie en Die Durchf hrung der Bestimmung des effektiven Reibungswinkels 9 hnelt sehr der Bestim mung des Wandreibungswinkels w Die Bef llung der Scherzelle erfolgt erneut gem ASTM Standard D6128 1 vgl Kapitel 3 3 1 und die Scherzelle wird erneut mit dem gr ten Normal gewicht belastet Die Messung genauer gesagt das Anscheren 103 wird gestartet bis der Zu stand des station ren Flie ens erreicht ist Anschlie end wird die Messung gestoppt und erst nach dem Entfernen eines Normalgewichtes weiter fortgesetzt Nachdem be der Messung mit verrin gertem Normalgewicht der Zustand des station ren Flie ens erreicht wird muss die gesamte Mes sung Bef llung Messzelle Messstart mit maximaler Normalkraft Belastung erneut durchgef hrt werden mit dem Unterschied dass dieses Mal zwei Normalkraftgewichte entfernt werden Der Messzyklus aus Messung mit maximaler und anschlie end jeweils geringerer Normalkraft wird so lange durchgef hrt bis alle Normalkraftgewichte entfernt wurden Anhand dieses Messzyklus kann das in Abbildung 12 erkennbare Scherkraft Scherweg Diagramm erstellt werden 44 Stand des Wissens Schubspan
63. 45 Abbildung 46 Abbildung 47 Abbildungsverzeichnis Scherzelle des R nsscherser tes 97 103 10S mesire ISTO S CC LOT Ai FR SEO EDS ae Seiten links und Frontansicht der Jenike Scherzelle 0 Prinzip der direkten Bestimmung der Br ckenbildung Aufbau Br ckenbildungstestger t 222222222000000eeeeeeeennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnenn Abmessungen des Briickenbildungstestgerates cccccsesssseeeeeececeeeeeeeeeeeaaaees Installiertes MaBband zur Bestimmung der ffnungsweite nnennne F llstandmarkierungen im Sch ttgutcontainer ueessssssssssssnnnnnnnnnnnsennneneneennn Hom senisierung des Brennst ftes a 2u ni u An der Rahmenkonstruktion installierte Libelle 2200ccceeanennen Bef llposition des Kippcontainers zu Beginn der Bef llung des Br ckenbildunsstestger tes links und Bef llposition des Kippcontainers bei Erreichen der maximalen Hubh he des Gabelstaplers rechts Erster Br ckeneinsturz bei Hackschnitzel links und S gesp ne rechts Erster Br ckeneinsturz mit einem Ausschnitt aus dem Messprotokoll gt 50 Br ckeneinsturz bei Hackschnitzel links und S gesp ne rechts 100 Br ckeneinsturz bei Hackschnitzel links und S gesp ne rechts Sonderlall EinzelparukeEBricke nenne Schematische Zusammenf
64. 5 igen Wahrscheinlichkeit amp 5 anzunehmen ist dass die bestimmte Offnungsweite um 5 10 oder 15 entspricht der Genauigkeit vom wahren Wert abweicht Tabelle 5 Erforderliche Messwiederholungen fiir eine geforderte Genauigkeit von 5 10 und 15 berechnet im Anschluss an die Vorversuche Brennstoff ee eu ads k Br ckeneinsturz Briickeneinsturz Briickeneinsturz Genauigkeit von 5 Holzpellets 6 1 2 6 4 4 Fichtenhackschnitzel 1 17 2 13 3 45 6 Fichtenhackschnitzel 2 Mio 0 2 1 2 54 7 Fichtenhackschnitzel 2 M35 8 1 8 1 245 7 Grobe Fichtenhackschnitzel 57 6 44 7 101 4 Buchenhackschnitzel Myo 0 2 1 2 54 7 Buchenhackschnitzel M35 PAN 18 7 8 2 Genauigkeit von 10 Holzpellets 1 5 0 7 1 1 Fichtenhackschnitzel 1 4 3 3 3 11 4 Fichtenhackschnitzel 2 Mio 0 1 0 3 15 7 Fichtenhackschnitzel 2 M35 2 0 2 0 61 4 Grobe Fichtenhackschnitzel 14 4 11 2 25 3 Buchenhackschnitzel Myo 0 1 0 3 13 7 Buchenhackschnitzel M35 6 8 A 2 1 Genauigkeit von 15 Holzpellets 0 7 0 3 0 5 Fichtenhackschnitzel 1 1 9 1 5 5 1 Fichtenhackschnitzel 2 Mio 0 0 0 1 6 1 Fichtenhackschnitzel 2 M35 0 9 0 9 213 Grobe Fichtenhackschnitzel 6 4 5 0 11 3 Buchenhackschnitzel Myo 0 0 0 1 6 1 Buchenhackschnitzel M35 3 0 2A 0 9 116 Ergebnisse und Diskussion Wie in Tabelle 5 zu erkennen ist die notwendige Stichprobengr e am Messpunkt 100 Br ckeneinsturz grunds tzlich am gr ten wobei erwartungsgem eine bessere Genauigkeit eine erh hte Anzahl an
65. 970 Principles of powder mechanics Oxford Pergamon Press UK 221 Seiten ISBN 0080066054 Bundesamt f r Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle BAFA 2010 URL http www bafa de bafa de energie erneuerbare_energien index html Stand 07 06 2010 Bundesministerium fiir Umwelt Naturschutz und Reaktorsicherheit BMU URL http www bmu de klimaschutz nationale_klimapolitik doc 44497 php Stand 07 06 2010 Bundesministerium fiir Umwelt Naturschutz und Reaktorsicherheit BMU 2010 http www erneuerbare ener gien de files erneuerbare_energien downloads application pdf eu_aktionsplan_biomasse pdf Stand 07 06 2010 Bundesministerium fiir Umwelt Naturschutz und Reaktorsicherheit BMU 2010 http www erneuerbare energien de files pdfs allgemein application msexcel ee_zeitreihe xls Stand 07 06 2010 Campbell D Campell S 2008 Statlab Workshop Indroduction to Regression and Data Analysis Yale University 2008 URL http statlab stat yale edu workshops IntroRegression StatLab IntroRegressionFa08 pdf Stand 02 03 2010 Colman A M Pulford B D 2008 A crash course in SPSS for Windows 4th edition updated for Versions 14 15 and 16 Chichester Wiley Blackwell 1 edition by Corston R Colman A M 2000 232 Seiten ISBN 978 1 4051 8402 1 Daugbjerg Jensen P Hartmann H B hm T Temmerman M Rabier F Morsing M 2006 Moisture content determination in solid biofuels by dielectric and NI
66. Anschlie end muss bersch ssiger Brennstoff entfernt werden wodurch der Beh lter eine rand volle Bef llung aufweist Abschlie end erfolgt mittels W gung die Massenbestimmung des Brennstoffes Durch die Sto anwendung werden zwischen 6 Holzpellets und 18 Miscanthus H ckselgut h here Sch ttdichten als ohne Sto einwirkung gemessen Abbildung 4 30 Zudem f hren die Ersch tterungen bei Brennstoffen mit hohen Sch ttdichten nur zu einer geringeren Zunahme im Messergebnis da im Beh lter weniger Hohlr ume vorliegen 4 Dies wird durch die Messergebnisse mit Holzpellets oder Getreidek rner in Abbildung 4 verdeutlicht Des Weiteren zeigen die Arbeiten von B hm 4 und Hartmann 56 dass die st rkste Verdichtung bei Brenn stoffen mit hoher Br ckenbildungsneigung stattfindet was sich in den Ergebnissen mit Miscan thus widerspiegelt Abbildung 4 Maximum 75 Perzentil Median 18 3 24 20 18 16 25 Perzentil 16 2 14 Minimum 12 10 8 6 A 2 0 Relative Abweichung zur Nicht Sto einwirkung ON o gt o 9 cX amp X N Q PAO SN a Xi ON RS Sg N S EI D amp IR ae x OF oe A 7 N o 42 7 x Y amp S L amp xs x G Eu SI O O Y ro VQ Abbildung 4 Wirkung der 3 maligen Sto einwirkung verglichen mit einer Nicht Sto einwirkung bei der Bestimmung der Sch ttdichte f r einen 50 I Beh lter der vor dem
67. Bestimmung und Einflussgr en der Br ckenbildung bei der Lagerentnahme von biogenen Festbrennstoffen Dissertation TECHNISCHE UNIVERSIT T M NCHEN Stefan Hinterreiter 2010 TECHNISCHE UNIVERSITAT MUNCHEN Lehrstuhl fiir Holzkunde und Holztechnik Bestimmung und Einflussgr en der Briickenbildung bei der Lagerentnahme von biogenen Festbrennstoffen Stefan Hinterreiter Vollst ndiger Abdruck der von der Fakult t Wissenschaftszentrum Weihenstephan f r Ern hrung Landnutzung und Umwelt der Technischen Universit t M nchen zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Naturwissenschaften genehmigten Dissertation Vorsitzender Univ Prof Dr V Sieber Pr fer der Dissertation ph Univ Prof Dr Drs h c G Wegener 2 Univ Prof Dr Ing K Sommer 1 R Die Dissertation wurde am 13 07 2010 bei der Technischen Universit t M nchen eingereicht und durch die Fakult t Wissenschaftszentrum Weihenstephan f r Ern hrung Landnutzung und Umwelt am 20 09 2010 angenommen Danksagung Zum Gelingen meiner Arbeit haben zahlreiche Menschen beigetragen bei denen ich mich ganz herzlich bedanken m chte Mein besonderer Dank gilt Herrn Univ Prof Dr Dr habil Drs h c Gerd Wegener Lehrstuhl f r Holzkunde und Holztechnik der mich als externen Doktoranden annahm und mir somit die Pro motion erm glichte Des Weiteren m chte ich mich f r die Durchsicht der Rohfassung sowie die gute Betreuung herzlic
68. Daugbjerg Jensen Das Testger t arbeitet mit dem folgenden Messprinzip Wie weit muss der bewegliche Boden ge ffnet werden damit die ber der ffnung bestehende Brennstoffbr cke einst rzt 85 Die technische Umsetzung dieses Messprinzips ist in Abbildung 17 dargestellt Der bewegliche Boden besteht aus zwei Gummimatten die jeweils eine H lfte der Bodengrundfl che des Testger tes berspannen Jeweils ein Ende der Gummimatten ist an der Beh lterwand und das andere Ende an einer Walze befestigt wobei die Walzen nur mit Stahlkabel an der Rahmenkonstruktion befestigt sind Mit Hilfe der in den Walzen integrierten Elektromotoren k nnen die Walzen in eine Rotati onsbewegung versetzt werden wodurch sich die Gummimatten um die Walzen aufrollen Somit ffnet sich der bewegliche Boden und das Sch ttgut rieselt durch den ffnungsschacht Walzenaufh ngung Fehmentonsmokton tankaben Beh temand f Wa Motorgetriebene Walzen Abbildung 17 Funktionsprinzip des Mattsson schen Br ckenbildungstestger ts zur direkten Be stimmung der Br ckenbildung 85 Gem Mattsson 82 84 wurde der bewegliche Boden so lange ge ffnet bis die ber dem ff nungsschacht bestehende Brennstoffbr cke komplett eingest rzt war Anschlie end wurde der Abstand zwischen den beiden Walzen auf 1 cm genau bestimmt das Testger t vollst ndig entleert und abschlie end erneut mit Brennstoff gef llt Diese Bef llung erfolgte bei den V
69. Die Messung wird gem ASTM Standard D6128 1 solange fortgesetzt bis alle Gewichte am Ge wichtsb gel entfernt worden sind Nachdem der Motor ausgeschaltet und die Messaufzeichnung beendet ist wird der Gewichtsb gel entfernt Gem ASTM Standard ist die Wandprobe mitsamt Scherring Scherdeckel und Probenmaterial S gesp ne zu wiegen Abschlie end wird der Zieh motor wieder in Ausgangsstellung zur ck berf hrt und die Messung kann wiederholt werden Dreifachbestimmung Messpunkte Wandflie ort E station r Px Ow3 Sw2 Owi Ow Ow3 Abbildung 11 Verlauf der Wandschubspannung beim Schertest links und Wandflie ort rechts Die gemessenen Wertepaare von Wandnormal und Wandschubspannung oy tw werden wie in Abbildung 11 zu erkennen ist in ein oy ty Diagramm eingetragen Die Wertepaare beschreiben den kinematischen Wandreibungswinkel x bei der jeweils anliegenden Wandnormalspannung oy Der Wandreibungswinkel liegt dabei zwischen der Ausgleichs Geraden bzw der Aus Stand des Wissens 43 gleichs Kurve der Wertepaare und der x Achse an und wird gem den Formeln 7 bis 9 berech net 103 Nw 5 Wises Mwanda Mscherring MGewichtsb gel MGewichte x g T Wa A E w 8 tan Pw og 9 mit Ow Wandnormalspannung in Pa Nw Normalkraft A Fl che der Scherzelle Tw Wandschubspannung in Pa Sw Scherkraft aufgezeichnet durch den Datenschreiber OW Wandreibungswinkel in 3 3
70. Die dazu verwendete Analysenprobe wurde aus dem durch den ffnungsschacht rieselnden Probenmaterialstrom gezogen Im Anschluss an die Was sergehaltsbestimmung wurde das Probenmaterial vom Br ckenbildungstestger t in die Trock nungsbox berf hrt und die Trocknung wurde gestartet Bei dieser Brennstofftrocknung konnte nicht verhindern werden dass sich innerhalb der Trocknungsbox eine Trocknungsfront ausbil dete d h es entstand eine horizontale Schichtung von Brennstoff mit sehr geringem Wassergehalt unten bis Brennstoff mit sehr hohem Wassergehalt oben in der Box Um diese beschriebene hori zontale Schichtung gering zu halten wurde die Trocknung mit ca 20 C warmer Luft durchge f hrt Aufgrund der bereits erw hnten Vorversuchsdurchf hrung einen Brennstoff bei bestimm ten Wassergehaltsstufen auf seine ffnungsweite zu testen musste die Trocknung zu einem ge wissen Zeitpunkt gestoppt bzw abgebrochen werden Die Ermittlung des Abbruchpunktes der Trocknung erfolgte ber die relative Gewichtsabnahme der Brennstoffprobe wodurch der Trock nungsapparat auf eine Waage platziert wurde Durch die Bestimmung des Wassergehalts vor Be ginn der Trocknung und aufgrund der Massenbestimmung ber die Waage konnte das Zielge wicht der n chsten Wassergehaltsstufe berechnet werden Die Berechnung erfolgte anhand For mel 12 wobei f r die Versuchsreihe eine Wassergehaltsabstufung von 5 festgelegt wurde 100 Mstart Mziel coe x Mstart
71. Fall 118 Ergebnisse und Diskussion 45 35 30 25 20 15 R 0 0243 10 Variationskoeffizient O 20 40 60 80 100 cm 140 Offnungsweite OW100 Abbildung 59 Zusammenhang zwischen der ffnungsweite und dem Variationskoeffizient der Offnungsweitenbestimmung am Messpunkt 100 Briickeneinsturz OW100 Wie schon erw hnt wurde aufgrund ihres rieselfahigen Charakters die Anzahl an Messwiederho lungen f r Pellets und Getreide auf f nf festgesetzt Die Ergebnisse in Tabelle 6 best tigen diese Festlegung durch die sehr geringen Stichprobenumf nge von 3 2 f r Getreide und 1 8 f r Pellets 100 Br ckeneinsturz Folglich ist die Anzahl von f nf Messwiederholungen f r diese Brenn stoffe ausreichend Eine Reduzierung der Messwiederholungen auf drei Getreide bzw zwei Pellets wird n cht empfohlen da einzelne Versuchsreihen der beteiligten Versuchspartner einen h heren Mindestprobenumfang aufweisen F r Pellets wurde beispielsweise ein Umfang von 5 6 berechnet F r Getreide fehlen weitere Werte da nur am TFZ eine Getreideprobe Weizen unter sucht wurde Weitere Messungen k nnten hier zu einer detaillierteren Aussage f hren Abschlie end kann f r eine Standardmessvorschrift folgendes Fazit bez glich der Mindestanzahl an Messwiederholungen festgehalten werden e Die geringste Mindestanzahl an Messwiederholungen wird n der Regel am Messpunkt Erster Br ckeneinsturz festgestellt gefolgt vom Messpunkt
72. Hackschnitzel sind im Folgenden genauer dargestellt und die Er gebnisse des Modells f r alle Brennstoffe 1m dem darauf folgenden 5 4 1 Modell f r Hackschnitzel Anhand der in Kapitel 4 8 1 beschrieben Vorgehensweise erfolgte mit dem Hackschnitzel Datensatz n 51 und mit den in Tabelle 4 aufgelisteten Input Messgr en eine Regressionsana lyse Aufgrund der Tatsache dass die angewendeten Auswahlm sglichkeiten der Regressionsana lyse nicht sachlogisch sondern nach dem Prinzip Versuch und Irrtum 40 arbeiten f hren sie nicht immer zum mathematisch richtigen und gleichzeitig aussagekr ftigsten Modell vgl Kapitel 4 8 1 2 Somit obliegt es dem Auswerter das m Endeffekt Beste aus den Vorgeschlagenen zu w hlen Eine Auswahl der mit Hilfe von SAS generierten Modelle st n Tabelle 16 dargestellt Ergebnisse und Diskussion 137 Tabelle 16 Mit SAS generierte Modelle fiir die Absch tzung der ffnungsweite OW100 Hackschnitzelmodell mit n 51 Brennstoffen Modell Input Messgr en a mp U R adj R MAF RMSE Messgr en 1 KFF LD MP M 4 0 858 0 846 512 9 62 KFF LD MP M 2 MP LD M KFF 6 0 887 0 871 42 3 8 79 KFF LD MP M 3 M LD M MP 6 0 896 0 882 32 2 8 41 KFF LD MP M 4 M MP M KFF M LD 7 0 910 0 896 33 0 7 91 KFF LD MP M 5 M LD M MP 6 0 893 0 878 36 0 8 54 LD M D152 MP RAU D 5 M Dis MP Dis KFF 6 D lt LD M KFF M LD 12 0 945 0 928 40 5 6 58 MP KFF D 5 LD M MP RAU
73. K MAF mit Yk empirisch bestimmter Messwert der abh ngigen Variable k 1 2 K Vx Sch tzwert durch Regressionsgleichung der abh ngigen Variablen k 1 2 K K Anzahl der Beobachtungen hnlich der Entscheidung anhand des Standardfehlers der Sch tzung wurden mit dem mittleren absoluten Fehler schlechte Modelle eliminiert Zu hohe Fehlerwerte f hrten zum Verwerfen des Modelles AIC Kriterium Im Gegensatz zu den oben genannten G tema en basiert das AIC Kriterium AIC An Infor mation Criterion bzw Akaike s Information Criterion 92 auf der Likelihood Funktion d h auf einer Wahrscheinlichkeitsberechnung Laut Backhaus definiert Akaike das AIC Kriterium als eine Ma zahl f r die Distanz zwischen einem unbekannten wahren Mechanismus der die beobachten Daten erzeugt haben k nnte und einem den Daten angepassten Modell 92 Mathe matisch berechnet werden kann das AIC Kriterium gem Formel 43 AIC 2log likelihood 2K 43 mit 2log likelihood Distanz zwischen der gesch tzten und wahren Modellgleichung K Anzahl der im Modell zu sch tzenden Variablen Der zweite Teil dieser Formel stellt einen sogenannten Strafterm dar welcher eine Aufnahme zu vieler Parameter bestraft Gesucht wurde jedoch ein Modell welches weder zu wenige Parameter underfit noch zu viele Parameter overfit enth lt Zur Modellauswahl hat sich laut Sachs 92 das AIC Kriterium in der Praxis
74. Messwiederholungen erfordert Die Messpunkte Erster Br ckeneinsturz und gt 50 Br ckeneinsturz zeigen keine eindeutige Tendenz an welchem der beiden Messpunkte die Mindestanzahl an Messwiederholungen geringer ist Jedoch liegen beide wie schon er w hnt unter dem Niveau des Messpunktes 100 Br ckeneinsturz Des Weiteren zeigt sich dass bei gleichem Brennstoff ein h herer Wassergehalt zu einer erh hten Mindestanzahl an Messwiederholungen f hrt Somit ist ein Einfluss des Wassergehaltes auf die Br ckenbildung gegeben jedoch kann keine quantitative Aussage zur Wirksamkeit getroffen werden Dies wird erst anhand der Messergebnisse in Kapitel 4 2 5 2 verdeutlicht weshalb an dieser Stelle nicht wei ter darauf eingegangen wird F r die weitere Versuchsdurchf hrung welche in Kapitel 4 2 4 genauer beschrieben ist wurde anhand der Ergebnisse aus Tabelle 5 die Anzahl an Messwiederholungen auf zehn bzw f r die als gut r eself hig geltenden Brennstoffe Pellets und Getreide auf f nf festgesetzt Dies wird im Fol genden begr ndet Am Messpunkt Erster Br ckeneinsturz m ssten bei einer geforderten Genauigkeit von 5 bis zu 58 Messwiederholungen f r Grobhackgut erfolgen um statistisch aussagekr ftige Ergebnisse zu erhalten Diese Zahl verringert sich bei einer geforderten Genauigkeit von 10 auf 14 was zu einer deutlichen Reduzierung des Messdurchf hrungs Aufwands f hrt Bei den brigen Brenn stoffen
75. R reflection methods Biomass and Bioenergy Jg 30 Nr 11 S 935 943 160 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Quellenverzeichnis Daugbjerg Jensen P Mattsson J E Kofman P D Klausner A 2004 Tendency of wood fuels from whole trees logging residues and roundwood to bridge over openings Biomass amp Bioenergy Jg 26 Nr 2 S 107 113 Deutscher Bundestag 2008 Erneuerbare Energien W rmegesetz vom 7 August 2008 BGBl IS 1658 das durch Artikel 3 des Gesetzes vom 15 Juli 2009 BGBl I S 1804 ge ndert worden ist http bundesrecht juris de bundesrecht eew_rmeg gesamt pdf Stand 07 06 2010 12 Seiten Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH Pre normative research on solid biofuels for improved European standards Project Reference 38644 URL http www bionorm2 eu Index htm Stand 07 06 2010 Deutsches Institut fiir Normung e V 1974 DIN 66141 Darstellung von Korn Teilchen sr enverteilungen Grundlagen Berlin Beuth 23 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 1976 DIN 52182 Pr fung von Holz Bestimmung der Rohdichte Berlin Beuth s p 3 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 1983 DIN ISO 4324 Tenside Pulver und Granulate Bestimmung des Sch ttwinkels Berlin Beuth 4 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 1984 DIN 1306 1984 06 Dichte Begriffe Anga ben E
76. Reindichte und e Schiittdichte Aufgrund der in dieser Arbeit verwendeten biogenen Sch ttg ter werden im Folgenden nur Roh und Sch ttdichte genauer erkl rt Die Definition und die Bestimmung von Darr und Rein dichte kann in der Fachliteratur z B 39 79 86 nachgelesen werden 3 1 1 1 Rohdichte Die Rohdichte auch als Einzeldichte bezeichnet 54 beschreibt gem R sch 90 Hartmann 54 und B hm 4 die eigentliche Materialdichte eines Sch ttgutes d h ohne Ber cksichtigung der Hohlr ume zwischen den Teilchen Sie wirkt sich einerseits auf die Sch ttdichte siehe n chstes Kapitel die Festigkeitseigenschaften sowie Ernte und Transportkosten von Sch ttg tern und andererseits auf feuerungstechnisch relevante Eigenschaften wie z B spezifische W r meleitf higkeit aus 90 Des Weiteren findet die Rohdichte beispielsweise als Qualit tsmerkmal f r Presslinge siehe DIN 51731 23 oder DIN EN 14961 1 41 Verwendung denn je h her die Rohdichte der Presslinge ist desto h her ist z B der volumenbezogene Heizwert oder die Brenn dauer des Presslings 88 112 30 Stand des Wissens Definiert ist die Rohdichte eines K rpers gem Kollmann 76 Niemz 86 sowie DIN 1306 21 als der Quotient aus Masse und Volumen einschlie lich Porenraum Berechnet wird die Roh dichte gem DIN 52182 19 wobei die Massenbestimmung mittels einer Waage durchgef hrt wird Aufgrund der problembehafteten Volumenb
77. S gesp ne HS Hobelsp ne PB Praxisbrennstoff Hackschnitzel MS Miscanthus HSC Hack schnitzel R_NG Rinde nicht geh ckselt R_G Rinde geh ckselt PE Pellets PE_XL Pellets XL RRF Ringversuchsbrennstoff Feinhackgut RRG Ringversuchsbrennstoff Grobhackgut HF Schredderholz GR Gras GE Getreide HASC Hanfschaben n b nicht berechnet Oo P 8 8 1 3 2 3 A A Re s e mal am asij soal 378 425 nd a7 a25 a02l 328 307 mm 130 560 118 128 16 182 209 284 143 681 3391 140 1521 144 mm gt PE 2 1 3 gt 1 9 8 8 gt Tabelle 24 Messergebnisse der CRA W Brennstoffe es BAM en em BOB BB BR a e go a s sasi saal ans 2 Da luum ara amo una usa maea 2652 wrol iara i959 roa issa na me mm 63 mal 387 206 257 34a isa sar mal 21 aa 225 arame a ae ee taf as tat ta taf sa a ar 20 as is w f st a sof soj al al al ao 3o eof 4s su pu p f ost os osf os oa os oa osf osl osf os o4 owi jm _ i s RT BE BE oal asi nof omi oaf 99 ios sw b w w na ae m asl wol asa so ar an 27 a pm f sa aa sa oo s as aal isa as sf aso wo Qs a E mal mal me aol m e na E u A Imm 2031 noj 21 14 13s asa mol 2661 mal 13 234 126 M Wassergehalt D 5 Sch ttdichte bezogen auf 15 Wassergehalt MP mittlere Partikelgr e KFF Kornformfaktor LD L ngen Durchmesser Verh ltnis RAU Rauigkeit OW1 ff nungsweite am Mess
78. Schulze D 2009 Pulver und Sch ttg ter 2 Aufl Berlin Springer Verlag 540 Seiten ISBN 987 3 540 88448 4 166 Quellenverzeichnis 104 Schulze D A New Ring Shear Tester for Flowability and Time Consolidation Measure ments In Proceedings of the 1 International Particle Technology Forum August 1994 Denver Co USA American Institute of Chemical Engineers New York S 11 16 105 Schulze D Das automatische Ringscherger t RST Ol pc Produktbeschreibung verf gbar unter http www dietmar schulze de leaflet pdf Download am 17 02 2010 106 Schwarz S 2001 Sensitivit tsanalyse und Optimierung bei n chtlinearem Strukturverhal ten Dissertation Fakult t Bau und Umweltingenieurwissenschaften an der Universit t Stuttgart Stuttgart Univ Institut f r Baustatik der Univ Stuttgart Bericht Nr 34 193 Seiten ISBN 3 00 007419 8 107 Schwedes J 1970 Flie verhalten von Sch ttg tern in Bunkern Weinheim Verlag Che mie 331 Seiten 108 Schwedes J Schulze D 1990 Measurement of Flow Properties of Bulk Solids Powder Technology Jg 61 Nr 1 S 59 68 109 Solids Solutions Group 2010 Pneumatik Pneumatische F rderung Pneumatischer Transport D nnstrom Dichtstrom Flugf rderung URL http www solids de solids2 html Stand 10 05 2010 110 Statistisches Beratungslabor StaBLab Institut f r Statistik der Ludwig Maximilians Universit t M nchen URL http www statistik
79. Software f hrte daraufhin eine erneute Berechnung der Regressions funktion ohne die vorher entfernte Variable durch wobei nach erfolgter Berechnung wiederum die aussage rmste Variable entfernt wurde Dieses Prinzip der R ckw rtsselektion bzw des R ckw rtsausschlusses wurde erst von der Software gestoppt als die in der Regressionsfunkti on verbleibenden Variablen ein Signifikanzniveau F Statistik wird in Kapitel 4 8 1 3 erkl rt von standardm ig hinterlegten 10 bzw manuell vorgegeben 5 erf llt hatten Das Signifikanzni veau von 5 wurde zus tzlich ausgew hlt um aussagekr ftigere Regressionsfunktionen zu erhal ten hnlich dem Prinzip des schrittweisen Entfernens der Variablen mit dem BACKWARD Verfahren arbeitet das FORWARD Verfahren wobei mit diesem Verfahren die Variablen schrittweise aufgenommen anstatt entfernt werden Bei der ersten Berechnung f hrte die Software eine Pr fung der einzelnen angegeben Variablen durch wobei nur die aussagest rkste Variable in die Regressionsfunktion aufgenommen wurde Anschlie end wurden die restlichen Variablen auf ihre Aussagekraft berpr ft und wiederum erfolgte die Aufnahme der aussagekr ftigsten Variab len in die Regressionsfunktion Gem diesem Prinzip der Vorw rtsaufnahme erfolgte die schrittweise Aufnahme einer Variablen nach der anderen wobei als Aufnahmekriterium ein Signi f kanzn veau von standardm ig hinterlegten 0 5 50 bzw manuell eingeg
80. Stelle nur verwie sen da n dieser Arbeit keine konischen Auslauf ffnungen untersucht wurden 3 4 Der Sch ttwinkel als Vergleichskenngr e des Flie verhaltens von Sch ttg tern Neben den gerade beschriebenen Verfahren zur Berechnung der Flie eigenschaften gibt es empi rische Methoden die Flie f higkeit von Sch ttg tern miteinander zu vergleichen 99 101 103 Eine dieser empirischen Methoden stellt die Ermittlung des B schungs bzw Sch ttwin kels dar welcher gem der in Abbildung 14 erkennbaren Messmethoden bestimmt werden kann Abbildung 14 M gliche Messmethoden zur Bestimmung des B schungswinkels 99 101 103 Bei der in Abbildung 14 erkennbaren Messmethode a wird das Sch ttgut lose zu einem Sch tt kegel aufgesch ttet Das Aufsch tten kann u a gem ISO 4324 20 und DIN EN 12047 24 mit Hilfe eines Trichters bzw eines Messger tes erfolgen wobei der Trichter entweder in defi niertem Abstand zur Bodenplatte befestigt oder stetig nach oben bewest wird 103 Bestimmt wird anschlie end der statische Sch ttwinkel welcher gem DIN EN 12047 24 wie folgt defi niert ist Der Winkel an der Kegelbasis des D ngemittels der dadurch hervorgerufen wird da sic man eine Probe unter festgelegten Bedingungen auf eine horizontale Grundplatte fallen l t sic Eine weitere M glichkeit den statischen Sch ttwinkel zu bestimmen stellt Methode b aus Abbildung 14 dar Ein Beh lter m
81. Variationskoeffizient berechnet werden Von drei der untersuchten Brennstoffe sind die Variationskoeffizienten in Abbildung 58 dargestellt Die Er gebnisse zeigen dass die Wiederholbarkeit der Vorversuche mit Pellets hoch und mit groben Fichtenhackschnitzeln gering ist was sich an den niedrigen bzw hohen Variationskoeffizienten widerspiegelt Zudem ist der Messpunkt 100 Br ckeneinsturz meistens derjenige Messpunkt mit der geringsten Wiederholbarkeit da dieser Variationskoeffizienten von 5 3 17 2 und 25 7 aufweist 30 EB Holzpellets HM Fichtenhackschnitzel1 H Grobe Fichtenhackschnitzel N 10 BE g 5 O Erster Bruckeneinsturz gt 50 Br ckeneinsturz 100 Br ckeneinsturz Variationskoeffizient rm Ul Abbildung 58 Variationskoeffizient von drei unterschiedlichen Vorversuchsbrennstoffen n Anzahl an Messwiederholungen Anhand der Mittelwerte und der Standardabweichungen aller verwendeten Vorversuchsbrennstof fe wurde mit Hilfe von Formel 11 vgl Seite 65 die Mindestanzahl an Messwiederholungen bei Ergebnisse und Diskussion 115 einer Irrtumswahrscheinlichkeit von amp 5 berechnet Die Ergebnisse der Berechnung sind in Tabelle 5 dargestellt Der Stichprobenumfang bzw der Mindestprobenumfang ist darin f r die verschiedenen Brennstoffe bei verschiedenen geforderten Genauigkeiten angegeben Die darge stellten Werte stellen die Mindestanzahl an Messwiederholungen dar mit der bei der gew hlten 9
82. Vergleiches verringert sich der Fehler des Modelles auf einen Wert von 11 0 Des Weiteren ist anzumerken dass anhand der Modellrechnung keine geringeren Variationskoeffizienten als bei der direkten Bestimmung der Offnungsweite errechnet werden k nnen denn einerseits basiert das Modell auf den Messunsicherheiten der direkten Bestimmung der ffnungsweiten und anderer seits ist ein mathematisches Modell nie genauer bzw bietet eine h here Aussagekraft als die real bestimmten ffnungsweiten Somit kann abschlie end festgehalten werden dass mit Hilfe des Hackschnitzelmodells eine hohe Aussagekraft zur Sch tzung der Br ckenbildung bzw der ffnungsweite als Ma der Br cken bildung erreicht wird Im Anschluss an die eben beschriebene Modellentwicklung erfolgte eine Sensitivit tsanalyse des Hackschnitzelmodells mit dem durch Variieren einzelner Inputfaktoren Iterationsverfahren nach der Ceteris paribus Klausel folgendes Ergebnis erzielt wurde Abbildung 71 70 cm 50 40 30 20 Berechnete Offnungsweite OW100 10 0 50 100 150 250 Parameterver nderung Abbildung 71 Sensitivit tsanalyse f r das Hackschnitzelmodell Wie in Abbildung 71 dargestellt hat die Einflussgr e mittlere Partikelgr e den gr ten Einfluss auf die Br ckenbildungsneigung Eine Verdoppelung der mittleren Partikelgr e verursacht eine fast doppelt so gro e ffnungsweite Im Gegensatz dazu verringert sich die ffnungsweite um fast
83. Z 39 4 2 6 36 0 2 2 BLT 37 7 4 2 312 1 4 CRA W 3922 1 4 36 9 8 5 Silava 36 4 6 2 33 6 7 0 UoC 40 2 1 2 41 0 1 4 VTT 39 6 1 8 392 2 3 Mittelwert 38 9 2 8 37 1 3 6 Ergebnisse und Diskussion 131 Wie in Tabelle 12 erkennbar liegen alle Variationskoeffizienten auf einem niedrigen Niveau von 2 8 fiir den Ringversuchsbrennstoff Feinhackgut und 3 6 fiir den Ringversuchsbrennstoff Grobhackgut Dennoch erscheint der Sch ttwinkel wenig sensitiv gegen ber unterschiedlichen Brennstoffeigenschaften zu sein denn die Messwerte zwischen Grob und Feinhackgut unter scheiden sich kaum Abbildung 67 Best tigt wird dies bei der Betrachtung der Messergebnisse aller Brennstoffe wobei mit Hanfsch ben und ungehackter Rinde aufgrund verfahrenstechnischer Probleme keine Bestimmung m glich war Die Messwerte des Sch ttwinkels reichen von 26 8 f r Getreidek rner bis zu 50 0 f r nicht geh ckseltes Gras w hrenddessen die ffnungsweiten derselben Brennstoffe eine um fast das zehnfache h here Bandbreite aufweisen 0 8 cm und 99 9 cm E ffnungsweite 100 Br ckeneinsturz m Sch ttwinkel 120 50 0 ein 44 8 43 8 80 mE 35 0 34 6 39 8 40 6 m m 32 87 51 0 33 0 733 9 60 ffnungsweite Sch ttwinkel 40 20 Abbildung 67 Vergleich der ffnungsweite OW100 und des Sch ttwinkels ausgew hlter Brennstoffe Wie in Abbildung 67 dargestellt variieren die in dieser Arbeit
84. analyse genannt durchgef hrt Diese ist in der Lage eine Einzelpartikelmessung durchzuf hren Bei der photo optischen Bestimmung werden die Partikel mit Hilfe einer Kamera erfasst wobei dies mittels einer Licht Dunkel Erkennung erfolgt Die somit erfassten Schwarz Wei Unterschiede werden als sogenannte Bin rbilder digitalisiert und mit Hilfe einer Software online weiterverarbeitet bzw ausgewertet Der Aufbau und die genaue Funktionsweise der Bildanalyse werden m Folgenden genauer erkl rt Material und Methoden 77 4 7 1 Aufbau und Funktion F r die Umsetzung der Bildanalyse wurde in dieser Arbeit das Messger t Haver CPA 4 Conveyor der Firma Haver amp Boecker verwendet Abbildung 43 Dieses Ger t wurde v a auf grund seines breiten Messbereiches von 106 um bis 200 mm Mindestangabe vgl Tabelle 3 aus gew hlt Zudem konnte bereits in vorangegangen Untersuchungen Erfahrung mit diesem Messge r t gesammelt werden worauf in dieser Arbeit zur ckgegriffen werden konnte 4 74 Abbildung 43 Am TFZ vorhandene Bildanalyse Haver CPA 4 Conveyor Der schematische Aufbau der in Abbildung 43 dargestellten Bildanalyse ist in Abbildung 44 dar gestellt Lichtquelle Proben beh lter F rderband schneller Transport Dosierschwingrinne langsamer Transport u und verarbeitung Digitale CCD i Zeilenkamera Abbildung 44 Schematischer Aufbau des verwendeten Bildanalyseger tes Die zu
85. analysierende Probe wurde in den Probenbeh lter eingef llt Am Probenbeh lter befindet sich eine bewegliche und zugleich arretierbare Klappe mit der die Materialmenge zur Dosier schwingrinne dosiert werden kann Die Dosierschwingrinne ist eine mit Gummi beschichtete Rin ne die durch Vibrationsbewegungen die Partikel langsam in Richtung F rderband transportiert Bei diesem Transport wie auch schon mit Hilfe der Klappe am Probenbeh lter wurden die Parti kel dosiert bzw vereinzelt Am Ende der Dosierschwingrinne fielen die Teilchen auf ein schnell laufendes F rderband wodurch sie im Idealfall vollst ndig vereinzelt wurden Da dies nicht bei 78 Material und Methoden jedem Brennstoff der Fall war musste in manchen F llen manuell eingegriffen werden Die Ge schwindigkeit von Dosierschwingrinne ist ber d e Software einstellbar wobei zwischen einer konstanten und einer durch die Software online geregelten Geschwindigkeit gew hlt werden konnte Um eine gute Wiederholbarkeit der Messungen zu gew hrleisten wurde aufgrund der Gespr che mit Haver amp Boecker entschieden eine konstante Geschwindigkeit der Stufe 12 zu verwenden Im Gegensatz zur regelbaren Dosierschwingrinne l uft das F rderband immer mit einer konstanten Geschwindigkeit von ca 1 m s damit die Partikelgeschwindigkeit w hrend der Bildaufnahme durch die Zeilenkamera bekannt und definiert ist Am Ende des F rderbandes fie len die Partikel in einen Auffangbeh lter W
86. ann bei Schulze 99 nachgelesen werden Der B schungswinkel ergibt sich aufgrund der Eigenschaften eines Sch ttgutes unter sehr kleinen Spannungen wie sie an der Oberfl che des Sch ttkegels herrschen Zum Verhalten eines Sch ttgutes unter gr eren Spannungen z B m Silo ist keine Aussage m glich 99 Jedoch gerade bei Kenntnis dieser Spannungen d h der Reibungs verh ltnisse im Sch ttgut an der Bunkerwand und der Druckfestigkeit des Sch ttgutes unter Be r cksichtigung der Lagerzeit k nnen Bunker bzw S los so dimensioniert werden dass befriedi sende Auslaufverh ltnisse erzielt werden 103 Best tigt wird diese Aussage in den Arbeiten von Drescher 43 44 Schulze 103 und Schwedes 108 in denen der Zusammenhang zwischen Flie eigenschaften des Sch ttgutes und Auslegung der Auslauf ffnung von Silos vorrangig f r Pulver und Granulate untersucht wurde Treten in Silos St rungen der Flie f higkeit oder uner w nschte Spannungen auf ist dies meist auf eine Br cken oder Schachtbildung zur ckzuf hren welche m Folgenden genauer dargestellt wird 3 5 Problem der Br ckenbildung in Silos 3 5 1 Indirekte Bestimmung der Br ckenbildung Basierend auf den Untersuchungen von Jenike 71 stellt Schulze 103 Folgendes fest Bei Mas senfluss verbleibt vor allem das Problem der Br ckenbildung Abbildung 15 bei der sich ber der Auslauf ffnung ein stabiles Gew lbe bildet so dass der Sch ttgutfluss
87. assergehalt flie t als exponentielle Einflussgr e in das Modell ein 150 Ergebnisse und Diskussion Mit dem Sch tzmodell wird eine gute Aussagekraft erreicht welches sich durch die bei den G tema e Bestimmtheitsma R 0 794 und adjustiertes Bestimmtheitsma R a 0 766 widerspiegelt Der mittlere absolute Fehler des Modells betr gt 89 4 bzw wenn die negativ ge sch tzten Werte auf den Wert 0 festgelegt werden 79 5 Im Vergleich zum Messfehler der direkten Bestimmung der Br ckenbildung Variations koeffizient von 16 8 liegt der mittlere absolute Fehler um 72 6 bzw 59 1 wenn die negativ gesch tzten Werte genullt werden ber diesem Im Vergleich von Variationskoeffizient der Briickenbildungsbestimmung zu Variations koeffizient der Sch tzung verringert sich der Fehler der Modellrechnung auf 23 6 Anhand der Sensitivit tsanalyse wird gezeigt dass eine Erh hung des Kornformfaktors die Br ckenbildungsneigung am meisten erh ht gefolgt von den Messgr en mittlere Partikelgr e Wassergehalt und L ngen Durchmesser Verh ltnis Eine Erh hung der Sch ttdichte f hrt dagegen zu einer Verringerung der Br ckenbil dungsneigung der Brennstoffe Einordnung der Ergebnisse und Schlussfolgerungen 151 6 Einordnung der Ergebnisse und Schlussfolgerungen Aufgrund der in Kapitel 5 dargestellten Ergebnisse konnte die Tauglichkeit des erarbeiteten Pr f ger ts sowie des Pr fverfahrens nac
88. assung der ffnungsweitenbestimmung Bestandteile und Aufbau des Trocknungsapparates cccccccceccceeeeeeeeeeeeeaees Bodengruppe links und Sch ttgutbox rechts des Trocknungsapparates Steile Abbruchkante be S gesp ne links und flache Abbruchkante kurz vor komplettem Br ckeneinsturz bei Hackschnitzeln rechts BigBags auf Gabelzinken montiert links und w hrend des Entleerens Methodik zur Bestimmung der Sch ttkegelh he h 22222222220se een Zu bestimmende Sch ttkegeldurchmesser D und D 222eee Versuchsprogramm f r die biogenen Festbrennstoffe nnenn Am TFZ vorhandene Bildanalyse Haver CPA 4 Conveyor 00 0 Schematischer Aufbau des verwendeten Bildanalyseger tes Bildrekonstruktion aus der Bildanalysemessung mit dem Haver CPA A Installierte Airknives Links ber der CCD Kamera und rechts unterhalb des TANS POM ordern ANCES een Erfasste Messgr en der Bildanalyse mit gekennzeichnete Parameter sind messtichtunssbe zZ di tcanles eer avnnes vu eusn wide deans Abbildung 48 Abbildung 49 Abbildung 50 Abbildung 51 Abbildung 52 Abbildung 53 Abbildung 54 Abbildung 55 Abbildung 56 Abbildung 57 Abbildung 58 Abbildung 59 Abbildung 60 Abbildung 61 Abbildung 62 Abbildung 63 Abbildung 64
89. auch auf die Br ckenbildungseigenschaften von biogenen Festbrennstoffen haben Abbildung 3 Dazu z hlen beispielsweise e physikalische Kenngr en z B Kornform und Korngr enverteilung e stoffliche Kenngr en z B der Wassergehalt und e mechanische Eigenschaften des Brennstoffes z B Sch ttdichte und Sch ttwinkel Jedoch ist derzeit nicht bekannt welche Wirksamkeit bzw quantitativen Einfluss die genannte n Eigenschaft en bzw Kenngr e n auf die Br ckenbildungsneigung der biogenen Festbrennstof fe aufweisen Die Voraussetzung um dar ber eine Aussage treffen zu k nnen besteht jedoch zuerst darin die Br ckenbildung bestimmen zu k nnen Zur Bestimmung der Br ckenbildung existiert aber derzeit kein geeignetes Testverfahren mit dem reproduzierbare Ergebnisse gewon nen werden k nnen Somit stellt das erste Ziel dieser Arbeit die Methodenentwicklung zur direk ten Bestimmung der Br ckenbildungseigenschaften von biogenen Festbrennstoffen dar Im n chs ten Schritt wird diese Methode auf seine grunds tzliche Tauglichkeit gepr ft Methodenerpro bung wodurch Aussagen zur Brennstoffeinsatzmenge und zur Mindestanzahl an Messwiederho lungen getroffen werden k nnen Im Anschluss an die Methodenentwicklung und Methodenerprobung erfolgt im Rahmen eines europ ischen Ringversuches die Methodenpr fung Dabei soll untersucht werden welchen Ein fluss beispielsweise verschiedene Anwender auf die Durchf hrung der Versu
90. aus Tabelle 5 kann nach dem Ringversuch und der Datenerhebung festgestellt werden dass die Mindestanzahl an Messwiederholungen am Messpunkt Erster Br ckeneinsturz mit 7 0 geringer ist als die am Messpunkt gt 50 Briickeneinsturz mit 8 7 Entgegen der gerade erw hnten Feststellung ist bei Schredderholz der Mindestprobenumfang am ersten Messpunkt mit 10 4 am h chsten und am Messpunkt 100 Br ckeneinsturz mit 6 5 am niedrigsten Warum dies der Fall st kann an dieser Stelle nicht erkl rt werden Des Weiteren kann in Tabelle 6 erkannt werden dass nicht der Ringversuchsbrennstoff Grob hackgut die h chste Mindestanzahl an Messwiederholungen aufweist sondern S gesp ne mit 17 0 am Messpunkt Erster Br ckeneinsturz 8 8 am Messpunkt gt 50 Br ckeneinsturz und 17 8 am Messpunkt 100 Br ckeneinsturz Zur ckzuf hren ist dies wohl auf den Einfluss von Par tikelform und Wassergehalt auf die Br ckenbildung Diese f hren m glicherweise zu einer hohen Standardabweichung der Messwerte was aufgrund der Berechnung Formel 11 zu einer hohen Mindestanzahl an Messwiederholungen f hrt W re f r die hohe Anzahl an Mindestwiederholun gen ein fehlerhaftes Messverfahren und beispielsweise nicht der Wassergehalt oder die Partikel form verantwortlich so m sste ein Zusammenhang zwischen Variationskoeffizient der Messun gen und der ffnungsweite bestehen Wie jedoch in Abbildung 59 dargestellt ist dies nicht der
91. bbildung 45 Bildrekonstruktion aus der Bildanalysemessung mit dem Haver CPA 4 Wie in Abbildung 45 zu erkennen ist liegen die Partikel oft sehr eng nebeneinander teilweise berlagern sich diese auch Bei einer solchen berlagerung in der Messebene erfolgt zwangsl u fig eine falsche Berechnung der Kenngr en Aus diesem Grund musste wie oben kurz erw hnt die Vereinzelung der Probe sorgf ltig kontrolliert und bei Bedarf manuell durchgef hrt werden Die ersten Probemessungen der Bildanalyse erfolgten mit einem Probenvolumen von ca 101 Aufgrund der ben tigten Messdauer von bis zu 6 h S gemehl wurde entschieden ein geringeres Probenvolumen von ca 3 1 zu verwenden Des Weiteren trat bei sehr feinem Material folgendes Problem auf Die sehr kleinen staub hnlichen Partikel fielen nicht in den Probenauffangbeh lter sondern blieben entweder auf dessen Rand oder auf der Abdeckung der Zeilenkamera liegen Teilweise schwebten die Teilchen zirkulierend im Messfeld der Kamera In allen F llen f hrte dies zu verf lschten Messergebnissen Um die so auftretenden Probleme zu unterbinden wurde Material und Methoden 79 ein permanentes Abreinigungssystem installiert Dieses Reinigungssystem besteht aus mit L chern versehenen Rohren 20 mm und wird mit Druckluft betrieben Die an einem Ende ver schwei ten Rohre wurden mit kleinen L chern versehen wodurch der Luftstrom in die ge w nschte Richtung gelenkt werden kann Diese als Airk
92. besch digen Abschlie end wurde der bewegliche Boden des Testger tes geschlossen und eine erneute Messung konnte durchgef hrt werden Der gerade beschriebene Ablauf zur Bestimmung der ffnungsweite n ist in Abbildung 35 zu sammengefasst dargestellt Die Messung wurde neunmal wiederholt wodurch die endg ltige ff nungsweite das ar thmetische Mittel aus zehn Wiederholungsmessungen darstellte Bei Pellets und Getreide wurde aufgrund ihres flie f higen Charakters entschieden die Zahl an Messwieder holungen auf f nf zu reduzieren Material und Methoden 65 Beginn der Bef llung abgeschlossene Bef llung Nivellierung Start der Messung vollst ndiges Entleeren 100 Br ckeneinsturz gt 50 Br ckeneinsturz Erster Br ckeneinsturz Abbildung 35 Schematische Zusammenfassung der ffnungsweitenbestimmung 4 2 5 Vorversuche In den ersten Testreihen wurde haupts chlich die grunds tzliche Funktion des Br ckenbildungs testger tes gepr ft Nach der erfolgreichen Funktionspr fung wurden Brennstoff Messgr en untersucht von denen erwartet wurde dass sie einen Einfluss auf die Br ckenbildung haben Zu dem sollten mit den Vorversuchen Fragestellungen beantwortet werden welche entscheidend bzw wichtig sind f r e die weitere Methodenfestlegung e die europ ische Datenerhebung und e den europ ischen Ringversuch Im Folgenden werden die untersuchten Gesichtspunkte genauer dargestellt 4 2 5
93. bildungseigenschaft auswirkt wurden im Rahmen dieser Arbeit erneut Versu che mit unterschiedlichen Brennstofff llh hen durchgef hrt Die Bestimmung der ffnungsweite wurde mit einem F llstand von 25 cm 50 cm 75 cm und 150 cm durchgef hrt was einer Pro benmenge von 0 55 m3 1 1 m 1 65 m und 3 3 m entspricht F r die berpr fung der F llh hen wurde der Sch ttgutcontainer mit F llstandmarkierungen versehen Au erdem musste f r die Versuchsreihe mit 150 cm F llstand eine zus tzliche und passgenaue Aufbaukonstruktion ange fertigt werden Damit keine unterschiedlichen Wandeigenschaften die Br ckenbildung beeinflus sen wurde diese aus dem gleichen Material wie der Sch ttgutcontainer angefertigt Nachteil die ser Bordwand war eine Abweichung vom vorgeschriebenen Messverfahren siehe Kapitel 4 2 4 Die Bef llung konnte aus verfahrenstechnischen Gr nden nicht mit dem Kippcontainer erfolgen Dazu musste auf eine am TFZ vorhandene Sch ttgutschaufel zur ckgegriffen werden mit der das Auskippen des Brennstoffes auf Bordwandh he ca 3 5 m ber Boden m glich war Aufgrund des kleineren Ladevolumens dieser Sch ttgutschaufel musste die Bef llung auf mehrere Male erfolgen 4 2 5 4 Verweilzeit Bei der Auswertung der ersten Vorversuche konnte festgestellt werden dass die ffnungsweite eines Brennstoffes anstieg nachdem dieser einige Tage im Br ckenbildungstestger t gelagert wurde Aufgrund dieser Beobachtung war es f r die w
94. bnisse der UoC Brennstoffe uu0ssssnnnnnnnnnnnnnneeeenneenenn 176 Messergebnisse der VTT Brennstoffe uussnnnnnnnnnnnneeseeeeeeeenen 177 Abk rzungs und Symbolverzeichnis Abkurzungs und Symbolverzeichnis BPVSINMERPR me ADJRSQ AIC arc tan ASTM bo b BLT BLUE D max bzw ca CCD CEN CLM CPC CPA CRA W CV d h Dis DIN DTI DW Oa EG EN engl EU F emp und Signifikanzniveau Sph rizit t Summe gr er gleich Mittelwert mehr als Fl che adjustiert adjustiertes Bestimmtheitsma Akaike s Information Criterion Arkustangens American Society for Testing and Materials Klassen Breite konstantes Glied Intercept Regressionskoeffizient Biomass Logistics Technology Wieselburg Osterreich Best Linear Unbiased Estimators maximale Breite beziehungsweise circa Charge coupled Device Comit Europ en de Normalisation Europ ische Komitee f r Normung Konfidenzniveau fiir die geschatzten Mittelwerte Mallow s C Statistik computerized particle analyser Centre wallon de Recherches agronomiques Belgien Variationskoeffizient Durchmesser Durbin Watson Koeffizient das hei t Sch ttdichte bezogen auf einen Wassergehalt von 15 Deutsches Institut f r Normung Danish Technological Institute D nemark Durbin Watson nicht erkl rbare Abweichungen eingetragener Verein Europ ische Gemeinschaft Europ ische Norm engl
95. ce Laboratory Hands On_Lab Earth_ Science Building the Hele Shaw_Cell Related_Articles heleshaw pdf Stand 02 06 2010 Schulze D 1991 Untersuchungen zur gegenseitigen Beeinflussung von Silo und Aus tragorgan Dissertation Technischen Universitat Carolo Wilhelmina zu Braunschweig Fa kult t f r Maschinenbau und Elektrotechnik 212 Seiten Schulze D 1994 Entwicklung und Anwendung eines neuartigen Ringscherger tes Auf bereitungstechnik Jg 35 Nr 10 S 524 535 Schulze D 1995 Appropriate Devices for the Measurement of Flow Properties for Silo Design and Quality Control In Schwedes J Hrsg PARTEC 95 3 European Sympo sium Storage and Flow of Particulate Solids Janssen Centennial N rnberg 21 23 March Event of the European Federation of Chemical Engineering EFCE Nr 521 N rnberg N rnbergMesse GmbH S 45 56 Schulze D 1995 Zur Flie f higkeit von Sch ttg tern Definition und Me verfahren Chemie Ingenieur Technik Jg 67 Nr 1 S 60 68 100 Schulze D 1996 Measuring powder flowability A comparison of test methods Part I Powder and Bulk Engineering Jg 10 Nr 4 S 45 61 101 Schulze D 1996 Measuring powder flowability A comparison of test methods Part II Powder and Bulk Engineering Jg 10 Nr 6 S 17 28 102 Schulze D 2002 Flie eigenschaften von Sch ttg tern mit faser und pl ttchenf rmigen Partikeln Sch ttgut Jg 10 Nr 4 S 45 61 103
96. ceeeeeeeeeeeeeaaeees Verwendete Input Messgr en der durchgef hrten linearen IRE OPES SIONS ANAL YS leise a Erforderliche Messwiederholungen fiir eine geforderte Genauigkeit von 5 10 und 15 berechnet im Anschluss an die Vorversuche Erforderliche Messwiederholungen fiir eine Genauigkeit von 10 berechnet nach Abschluss der Datenerhebung und des Ringversuches Wahrscheinlichkeit des Kontaktes der Brennstoffbr cke mit der Sch ttgutcontainerwand Aufgrund einer m glichen berlagerung der Messpunkte Erster Briickeneinsturz und gt 50 Br ckeneinsturz ergibt die Summe der Wahrscheinlichkeiten nicht den Wert 100 eee eee eee Ergebnisse der Vergleichbarkeit der beiden Ringversuchsbrennstoffe Variationskoeffizienten der Messungen mit verschiedenen europ ischen Brennstoffen berechnet an den jeweiligen Messpunkten Variationskoeffizient der 10 Wiederholungsmessungen ber alle Brennstoffe n 85 berechnet an den jeweiligen Messpunkten Mittelwerte der ffnungsweiten ausgew hlter Brennstoffe Wiederholbarkeit der Sch ttwinkelbestimmungen Dreifachbestimmung bersicht ber gemessene und berechnete physikalisch mechanische Brennstoffparameter ausgew hlter Brennstoffe cccccccceeeeceeeeeeeeeeeeeeeaeees Kennwerte der Ringversuchsbrennstoffe vor und nach dem europ ischen Re Suche ass essen A
97. che besitzen Aus den daraus gewonnenen Ergebnissen lassen sich Aussagen zur Vergleichbarkeit bzw Reprodu zierbarkeit der Versuche treffen Neben dem Ringversuch erfolgt gleichzeitig eine europ ische Datenerhebung der Br ckenbil dungseigenschaften typischer biogener Festbrennstoffe Dabei werden neben der Br ckenbil dungsneigung auch weitere brennstoffspezifische Kenngr en ermittelt wie z B der Sch ttwin kel Hier wird die Hypothese aufgestellt dass die leichter zu bestimmenden Kenngr en ebenfalls einen Hinweis auf die Br ckenbildungsneigung geben um so gegebenenfalls auf die aufw ndige re direkte Bestimmung der Br ckenbildung verzichten zu k nnen Die Best tigung dieser Hypo these bzw die Suche nach Alternativ Verfahren zur Bestimmung der Br ckenbildungsneigung stellt ein weiteres wichtiges Ziel der Arbeit dar Im Anschluss an die bereits erw hnte Datenerhebung erfolgt eine Charakterisierung der unter suchten Brennstoffe Diese erfolgt in dieser Arbeit nicht mit Hilfe einer Siebanalyse sondern mit einem erst seit wenigen Jahren verf gbaren photo optischen Bildanalyseverfahren Dieses neue Bildanalyseverfahren bietet gegen ber einer herk mmlichen Siebanalyse mehrere Vorteile Bei spielsweise erfolgt mit dem neuen Verfahren eine Einzelpartikelanalyse der Brennstoffprobe bei der gleichzeitig Partikelform Parameter Partikelgr e und Partikelgr enverteilung analysiert werden Des Weiteren liefert das Bildanalyseverfa
98. chen f r die Hilfestellungen bei der Auswertesoftware SAS und die statistische Betreuung bedanken Au erdem geb hrt Herrn Thomas M ller Firma Haver amp Boecker mein Dank f r die Unterst tzung bei der Bildanalyse Abschlie end m chte ich mich noch bei meinen Eltern bedanken welche mir meinen Hochschul besuch und somit auch meine Promotion erm glicht haben Zudem haben sie mich auf mei nem bisherigen Lebensweg immer voll unterst tzt weshalb ich Ihnen beraus dankbar bin Straubing im Juli 2010 Stefan Hinterreiter Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Inhaltsyverzeichnis 2 22 an aRZEi Een Rs Abb ldunssverzeichnis u 3 ue8 an Tabellenyerzeichnss iss cessscccceecscesesacscsexncscccadawsasecceccacenccadeehecassessoscescesasacsvevsecoautosssueesces Abk rzungs und Symbolverzeichnis cscccccccssssssscccscsssssssccccccssssssccccccsssssscees Verzeichnis der verwendeten Einheiten 00 ssssssssssuuuuuunnssssssssssnnnunnnnsssssssssssceee 1 Einleitung und Problemstellung ccccccsssssscccccssssssccccccccssssscccccscssscees 2 Zselsetzung zu ik aslarkaiiii RR Stand des Wissens auskennen 3 1 Physikalisch mechanische Kenngr en von Sch ttg tern und deren BGS CHIMING sisi ass sscchocodanevacssscenecauacssasedeeceausedussdcdeneceuassssseassenedenasnesseasseannocauseeseassenctoeaese 3 1 1 Dich energie FELE RONCE nee T EEE ee DE S 01026 012 E err rere ee 3 1 2 MASS IS Dal ee ae gm rere Re
99. cher t Wert Technologie und F rderzentrum Toleranz Technical Specification Total Sum of Squares Gesamtstreuung tabellar scher t Wert Technische Universit t Umfang St rgr e unter anderem Universit t von Kopenhagen D nemark Volumen Geschwindigkeit vor allem Varianz 20 Abk rzungs und Symbolverzeichnis VdS vgl VIF VTT W rmeEEG X Xi Xi 1 XL Xuk A Y Y Lehrstuhl Verfahrenstechnik disperser Systeme vergleiche Variance Inflation Factor Technical Research Centre of Finland Finnland Erneuerbare Energien W rmegesetz mal untere Gr enklassenbegrenzung obere Gr enklassenbegrenzung extra large extra gro zu Fx geh rende k te Gr enklasse abh ngige Variable zum Beispiel zum Teil geforderte Genauigkeit Abweichung des Sch tzwertes vom Beobachtungswert Residuum Konuswinkel Grenze der Standardnormalverteilung Kreiszahl Dichte Standardabweichung Wandnormalspannung Wandnormalkraft Wandschubspannung Effektiver Reibungswinkel Wandreibungswinkel Winkelgeschwindigkeit Verzeichnis der verwendeten Einheiten Verzeichnis der verwendeten Einheiten Prozent Grad Mikrometer Zentimeter Gramm Stunde Kilogramm Kilogramm pro Kubikmeter Meter Kubikmeter Minute Millimeter Pascal Umdrehungen 21 Einleitung und Problemstellung 23 1 Einleitung und Problemstellung Aufgrund der politischen Entscheidung zum Erreichen der Klimaschutzziele den Anteil erneuer
100. cluded has a mean absolute deviation error of 89 4 If the negative predicted values were set to the value 0 the mean absolute deviation decreases to 79 5 The error values show a high differ ence to the error of the direct determination of the bridging tendency 16 8 but by means of the high variability of the fuels this model offers a good estimation the bridging tendency of all biofuels By the sensitivity analysis with this model t was shown that an increase of the particle shape factor will mostly increase the bridging tendency followed by the parameters mean particle size moisture content and length diameter ratio Compared to this an increase of the bulk density will decrease the bridging tendency of the biofuels Concluding the mathematical modelling the estimable models have a high significance But add tional input data will probably improve the models As a conclusion of this study the following can the recorded e The suitability of the bridging test method for the determination of the bridging properties for solid biofuels is generally given The here described technical apparatus and the de veloped test procedure can therefore be recommended for European standardisation e By means of the estimable models a high significance can be reached e Additional input data will probably improve the models e Other parameters such as the angle of repose cannot be seen as an alternative to indicate any bridging
101. d biofuels was proven Other measurements which were regarded as influencing factors on the bridging properties were investigated Additionally the following conclusions referring the prospective test method could be drawn e The developed bridging tester has proven its suitability e With a minimum of ten replications except pellets and grain kernels only five replica tions statistical significant results can be achieved e 6A filling height of 75 cm is reasonable for the standard test procedure A variation on the required filling height shall be avoided e The properties of the side walls of the bridging tester have an influence on the opening width Therefore the width of the bridging tester of the standard test procedure shall not be reduced e The bridging tests shall best be conducted immediately one after another e With increasing moisture content the opening width as well as the bridging tendency will rise Summary 157 After successful trials of the test method the method was tested within a European round robin The bridging tendency of two round robin fuels fine and coarse wood chips was tested by six participating research institutes according to a defined test procedure With the fine material the reproducibility was high and with the coarse material it was a bit lower as indicated by a coeffi cient of variation of 8 0 and 16 8 respectively Due to these coefficients of variation the results of fuels with h
102. danalyse eine sehr gute Wiederholbarkeit er reicht werden Dies wird durch die sehr niedrigen Variationskoeffizienten der Parameter mittlere Korngr e Kornformfaktor L ngen Durchmesser Verh ltnis und Rauigkeit best tigt Einzig die Messgr e Partikelzahl weist mit einem Variationskoeffizienten von 8 9 einen h heren Wert auf Zur ckzuf hren sind die Schwankungen bei der Partikelzahl auf den Verlust an den feinen bzw staub hnlichen Partikeln vgl Kapitel 4 7 1 Da jedoch der Anteil dieser Staubfraktion im Vergleich zur Gesamtprobe verschwindend gering ist hat dieser Verlust keine Auswirkungen auf das Messergebnis Best tigt wird dies durch die nahezu konstanten Messwerte der mittleren Parti kelgr e Tabelle 15 Zudem wird in der weiteren Auswertung die Messgr e Partikelzahl nicht weiter verwendet Somit kann abschlie end festgehalten werden dass die Messergebnisse der Bildanalyse eine sehr hohe Wiederholbarkeit aufweisen 5 4 Mathematisches Modell zur Bestimmung der Br ckenbildung Wie bereits erw hnt wurde eine Regressionsanalyse mit den in Tabelle 4 aufgelisteten Input Messgr en durchgef hrt Diese erfolgte aufgrund der teilweise als unplausibel erachteten Mess ergebnisse ohne den Brennstoff S gesp ne Des Weiteren wurde entschieden zwei Modelle zu entwickeln e Ein Hackschnitzelmodell mit n 51 Brennstoffen und e Ein Modell f r alle Brennstoffe mit n 76 Brennstoffe Die Ergebnisse des Modells f r
103. das Beste bez glich Bestimmtheitsma R und Standardfehler RMSE dar Bei der weiteren Pr fung von Modell 8 konnte jedoch Folgendes fest gestellt werden e Durch die hohe Anzahl an verwendeten Einflussgr en und Wechselwirkungen sinkt das adjustierte R e Der in dieser Arbeit als Hauptentscheidungskriterium verwendete mittlere absolute Fehler weist nicht den geringsten Wert auf Daraus folgt dass Modell 3 anhand der beschrieben Entscheidungslogik das aussagekr ftigste darstellt und somit als sogenanntes Hackschnitzelmodell weiter verwendet wird Formel 54 OW 4 5251 7 0553 KFF 0 7031 x MP 0 2832 x M 6 4037 LD 0 2427 M LD 0 0058 M MP 54 Ergebnisse und Diskussion 139 Formel 54 zeigt dass der Einfluss der Messgr en Kornformfaktor KFF mittlere Partikelgr e MP Wassergehalt M und L ngen Durchmesser Verh ltnis LD sowie die beiden Wechsel wirkungen von Wassergehalt L ngen Durchmesser Verh ltnis M LD und Wasserge halt mittlere Partikelgr e M MP die Offnungsweite im Wesentlichen bestimmen Die wei teren Input Messgr en wie beispielsweise der Sch ttwinkel oder die Rauigkeit erwiesen sich als weniger signifikant wie die in Formel 54 genutzten und in Tabelle 17 genannten Parameter Tabelle 17 SAS Ausgabestatistiken des t Tests der Toleranz und des Variance Inflation Factors VIF f r das Hackschnitzelmodell Formel 54 Parameter Parametersch tze
104. dazu der Ringversuchsbrennstoff Grobhackgut verwendet da die ge messene ffnungsweite OW100 ann hernd mit dem gesch tzten Mittelwert der Modellrechnung bereinstimmt e Gemessene ffnungsweite mit dem Br ckenbildungstestger t 32 6 cm vgl Tabelle 8 e Berechneter Mittelwert mittels Regressionsanalyse 32 2 cm 148 Ergebnisse und Diskussion Im Vergleich des Variationskoeffizient der Offnungsweitenbestimmung 16 8 Tabelle 8 mit dem mittleren absoluten Fehler 89 4 kann festgestellt werden dass die Abweichung zwischen Modellrechnung und direkter Bestimmung mit dem Br ckenbildunsstestger t bei 72 6 liegt Dies stellt eine relativ hohe Abweichung dar jedoch muss ber cksichtigt werden dass die getes teten Brennstoffe z T erhebliche Unterschiede in Form und Gr e aufweisen vgl Kapitel 5 3 und folglich auch eine deutlich unterschiedliche Br ckenbildungsneigung aufweisen Zudem rela tiviert sich diese Abweichung wenn der Variationskoeffizient der Br ckenbildungsbestimmung 16 8 Tabelle 8 mit dem Variationskoeffizient der Sch tzung verglichen wird Letzterer wird automatisch von der SAS Software berechnet Quotient aus Standardsch tzfehler s und Mittelwert y vgl Kapitel 4 8 1 3 und betr gt f r das Alle Brennstoffe Modell den Wert 40 4 Anhand dieses Vergleiches verringert s ch der Fehler des Modelles auf einen Wert von 23 6 Erneut ist jedoch anzumerken dass anhand der Modellrechnung keine geringeren
105. de liegende Ursache Wirkungs Modell als linearer Zusammenhang formuliert Modellformulierung an 8 Material und Methoden OO schlieBend wurden die berechneten Regressionsfunktionen sowie deren Regressionskoeffizienten auf ihre G ltigkeit gepr ft Nach der erfolgten Pr fung der Modellpr missen wurden die berech neten und g ltigen Regressionsmodelle miteinander verglichen und das aussagekr ftigste ausge w hlt Diese einzelnen Schritte der angewendeten Regressionsanalyse sind in Abbildung 51 bild lich zusammengefasst und des Weiteren in den folgenden Kapiteln genauer beschrieben bzw er kl rt Modellformulierung Sch tzung der Regressionsfunktion Pr fung der Regressionsfunktion Pr fung der Regressionskoeffizienten Pr fung der Modellpr missen Vergleich der g ltigen Modelle Optimiertes Modell Abbildung 51 Vorgehensweise der durchgef hrten Regressionsanalyse nach 3 ge ndert 4 8 1 1 Modellformulierung Gem der in Abbildung 51 gezeigten Vorgehensweise wurde bei der Durchf hrung der multip len Regressionsanalyse mit der Modellformulierung begonnen In der Modellformulierung sollten alle vermuteten und bekannten Ursache Wirkungs Beziehungen erfasst werden bertragen auf diese Arbeit besteht die untersuchte Ursache Wirkungs Beziehung aus der Abh ngigkeit der ff nungsweite als Ma der Br ckenbildung von den folgenden brennstoffspezifischen Einflussgr Ben vgl Kapitel 4 3 bis Kapitel 4 7 2 5
106. der Sph rizit t nach Wadell der f r die Kugel 1 und f r alle unregelm ig geformten Teilchen gt 1 ist B Oberfl che der volumengleichen Kugel 4 wa tats chlich gemessene Oberfl che 7 gemessene spezifische Oberflache der Partikel 5 f spezifische Oberfl che einer Kugel mit Durchmesser x Pe 6 Fwa Neben diesen von Stief 111 genannten Formfaktoren gibt es derzeit Bestrebungen weitere normierte Formfaktoren bzw sogenannte Formdeskriptoren 42 einzuf hren Gem dem Normentwurf DIN ISO 9276 6 42 wird dabei unterschieden zwischen der Form eines Partikels und der Partikelmorphologie Die Form eines Partikels ist die Umh llung welche durch alle Punkte auf der Oberfl che des Partikels definiert wird Partikelmorphologie stellt die Erweiterung dieser einfachen Formbeschreibung dieser Art auf komplexere Beschreibungen dar welche Cha rakteristiken wie Porosit t Rauheit und Struktur beinhaltet 42 Die Bestrebungen diese Norm en einzuf hren begr nden sich wie folgt Die volumenbezogene spezifische Oberfl che ist eine Kennzeichnung der Feinheit eines Partikels und be rechnet sich aus dem Verh ltnis von Oberfl che zu Volumen 36 Stand des Wissens e Entwicklung Einf hrung und Verbesserung neuer Analysemethoden vgl 64 65 e Obwohl es eine Vielzahl an Deskriptoren gibt herrscht gem DIN ISO 9276 6 42 im Moment ein unzureichender Konsens ber die Definition von Partikelform und Mor
107. det Die multiple Regressionsanalyse f r die n 51 Hackschnitzelbrennstoffe zeigt den gro en Ein fluss der mittleren Partikelgr e des Kornformfaktors des L ngen Durchmesser Verh ltnisses und des Wassergehaltes Das hieraus abgeleitete mathematische Sch tzmodell besitzt eine hohe Aussageg te BestimmtheitsmaB R 0 896 und adjustiertes Bestimmtheitsma R a 0 882 Der mittlere absolute Fehler der Sch tzung das Hauptentscheidungskriterium bei der Auswahl des besten Modells betr gt 32 2 und liegt somit nur um 15 4 ber dem mittleren Fehler der direkten Bestimmung der Br ckenbildung Aus diesem Grund kann die Modellsch tzung zu k nftig die Beurteilung der Flie f higkeit von Hackschnitzelbrennstoffen vereinfachen Mit der im Anschluss an die Regressionsanalyse durchgef hrten Sensitivit tsanalyse welche den qualitativen Einfluss der Einflussgr en zeigen sollte wurde dargestellt dass die Br ckenbil dungsneigung am st rksten von der mittleren Partikelgr e beeinflusst wird Weitere Einflussgr6 Ben sind der Wassergehalt der Kornformfaktor und das L ngen Durchmesser Verh ltnis Dabei zeigte s ch dass eine Erh hung dieser Kennwerte tendenziell zu einer Erh hung der Br ckenbil dungsneigung f hrt Im Gegensatz zum Sch tzmodell f r Hackschnitzel n 51 wird mit dem Sch tzmodell f r alle Brennstoffe n 76 eine geringere Aussagekraft erreicht Das wird durch den Vergleich der bei den Bestimmt
108. die im Versuch bestimmten Br ckenbil dungseigenschaften anhand anderer physikalisch mechanischer Eigenschaften absch tzen zu k nnen wie z B anhand der mittleren Partikelgr e des L ngen Durchmesser Verh ltnisses des Kornformfaktors oder des Wassergehaltes Stand des Wissens 29 3 Stand des Wissens Wie in Kapitel 1 dargestellt kann es beim Handling mit Schiittgiitern zu Problemen kommen Probleme k nnen dabei bei der Lagerung im Silo oder bei der Lagerentnahme von Sch ttgut aus Siloanlagen auftreten Aus diesem Grund ist die Kenntnis ber das Flie verhalten von Sch ttg tern unabdingbar um etwaige St rungen schon vorab unterbinden zu k nnen Das Flie verhalten so zeigen Untersuchungen von Schulze 103 wird von verschiedenen m glichen Einflussgr en 103 beeinflusst Zu diesen Einflussgr en z hlen beispielsweise e Dichte e Partikelgr enverteilung e Partikelform e Feuchtigkeit und e Temperatur Diese als physikalisch mechanische Kenngr en bezeichneten Einflussgr en werden m Folgen den genauer dargestellt 3 1 Physikalisch mechanische Kenngr en von Sch ttg tern und deren Bestimmung 3 1 1 Dichte Ganz allgemein wird die Dichte eines K rpers als das Verh ltnis seiner Masse zu seinem Volu men definiert 86 Je nach Bezugsgr e von Masse und Volumen wird n der Holzforschung die Dichte u a in folgende Dichtearten unterschieden 79 86 e Rohdichte e Darrdichte e
109. dung k nnen mehr Einzelteilchen im Beh l ter aufgenommen werden was nach Abzug des Wassers zu h heren Gewichten f hrt Des Weite ren stellte Hartmann 56 fest dass oberhalb des Fasers ttigungspunktes keine Effekte durch Quellen oder Schrumpfen festgestellt wurden Zur besseren Vergleichbarkeit unterschiedlicher Proben und Probenfeuchten kann es demnach f r Praxisanwendungen sinnvoll sein einen allgemeinen Korrekturfaktor anzuwenden Gem der Funktion in Abbildung 5 kann f r jeden Prozentpunkt Unterschied im Wassergehalt die Sch tt dichte um den Faktor 0 712 korrigiert werden wobei dies nur gelten sollte wenn der Gesamtwas sergehalt von mindestens einer Probe unter 25 liegt 56 Aufgrund des beschriebenen Einflusses des Wassergehalts auf die Sch ttdichte muss bei der Sch ttdichtebestimmung eine Wassergehaltsbestimmung durchgef hrt werden Diese Bestim mung und die Definition des Wassergehaltes wird im folgenden Kapitel genauer dargestellt 3 1 2 Wassergehalt Der Wassergehalt ist eine der wichtigsten Kenn und Qualit tsgr en eines Brennstoffes denn er beeinflusst beispielsweise die Energieausbeute Heizwert das Emissionsverhalten bei der Ver brennung die Lagerf higkeit und die Lieferpreise 45 59 89 Aus diesem Grund wird im Fol senden der Begriff des Wassergehaltes genauer erkl rt und die Bestimmungsmethoden kurz dar gestellt Als Wassergehalt w wird der Gehalt an Wasser bezeichnet der sich unter defini
110. duum Mehrzahl Residuen bezeichnet Eine genaue Erkl rung warum dieser Abstand unerkl rte Abweichung genannt wird und wie dieser definiert ist folgt in Kapitel 4 8 1 3 18 16 14 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Abbildung 52 Schematische Darstellung einer einfachen Regressionsfunktion 3 Anhand der oben erw hnten Residuen und Abbildung 52 kann das Ziel einer Regressionsanalyse veranschaulicht und erkl rt werden Die gesuchte Funktion Y ist so zu bestimmen dass die Ab weichungen e m glichst klein bzw minimal s nd Die dazu ben tigten Regressionskoeffizienten b k nnen anschlie end mittels mathematischer Sch tzverfahren bestimmt werden wof r ver schiedene Methoden verwendet werden k nnen wie z B die Momentenmethode die Sch tzung nach der gr ten Erwartung auch Maximum Likelihood Estimation MLE genannt oder die Methode der kleinsten Quadrate auch Ordinary Least Squares OLS genannt 92 Da in dieser Arbeit die f r Regressionsanalyse am h ufigsten verwendete Methode der kleinsten Quadrate genutzt wurde 92 wird auf die anderen nicht n her eingegangen Die Verwendung der kleinsten Quadrate Methode begr ndet s ch einerseits mit dem oben schon erw hnten Ziel der Regressions analyse die nicht erkl rten Abweichungen e sollen minimal sein Andererseits muss die Summe der Residuen definitionsgem den Wert Null ergeben weswegen die Abweichungen e mathema tisch u
111. e Beschreibung der Pr fung der Regressionskoeffizienten erfolgt n Kapitel 4 8 1 4 4 8 1 3 Pr fung der Regressionsfunktion Aufgrund der Vielzahl an theoretisch m glichen Modellen welche gem der Vorgehensweise in Kapitel 4 8 1 2 bestimmt wurden bedurften diese einer ersten Qual t tspr fung Bei dieser Pr fung sollte die Frage gekl rt werden wie aussagekr ftig das jeweilige Regressionsmodell ist Als mathematische Kenngr en f r die Aussagekraft einer Regressionsfunktion k nnen folgende G tema e verwendet werden welche im Anschluss genauer erkl rt werden e Das Bestimmtheitsma e die F Statistik e der Standardfehler der Schatzung e der mittlere absolute Fehler e das AIC Kriterium e Akaike s Final Prediction Error und e Mallow s C Statistik Bestimmtheitsma Das Bestimmtheitsma ist eine Ma zahl welche d e G te der Anpassung der Regressionsfunktion an die gegebenen Messwerte beschreibt 3 75 78 Mathematisch bas ert das Bestimmtheits ma auf den Res idualgr en e siehe Seite 89 ff also auf dem Abstand zwischen einer Regres sionsgerade und den Messwerten Um eine objektive Beurteilung treffen zu K nnen ob ein durch die Regressionsfunktion gesch tzter Wert viel oder wenig von einem empirisch bestimmten Messwert abweicht wird ein Vergleichsparameter ben tigt Die Gesamtabweichung Berechnet wird die Gesamtabweichung mittels Subtraktion des Mittelwerts y vom Beobachtungs
112. e Bildanalyse und die hier vorgestellten Sch tzmodelle eine interessan te Alternative zum Verfahren der direkten Bestimmung der Br ckenbildungsneigung bei biogenen Festbrennstoffen Wie in dieser Arbeit nachgewiesen werden konnte ist das Ph nomen der Br ckenbildung gut durch die bildanalytisch bestimmten Brennstoffkennwerte z B Kornformfaktor und die mathematischen Rechenmodelle absch tzbar Vorteile der Bildanalyse stellen im Ver gleich zum direkten Bestimmungsverfahren beispielsweise e das geringere Probenvolumen e der geringere Zeitaufwand und e der geringere Personalaufwand dar Im Anschluss an diese Arbeit k nnten die beiden Modelle durch eine Erweiterung des Datenum fanges d h einerseits durch die direkt bestimmten Offnungsweiten und andererseits durch die Bildanalyse ermittelten Kennwerte verbessert werden Bei der multiplen Regressionsanalyse zur Modellbildung erscheint au erdem die Einf hrung einer brennstoffspezifischen Konstante hn lich einer sogenannten Dummy Variablen ein weiterer interessanter Untersuchungsansatz zu sein welcher die Aussagekraft der Modelle weiter erh hen k nnte 152 Zusammenfassung 7 Zusammenfassung In nationalen und internationalen Klimaschutzprogrammen wird eine Ausweitung des Anteils biogener Festbrennstoffe an der Energieproduktion gefordert Aufgrund dessen ist anzunehmen dass der Handel mit biogenen Festbrennstoffen zunimmt Eine Normierung bzw Standardisierung der Energietr
113. e Pee TONY rene renee errr reer ee 3413 Partikel BZW KOMTO aneignen ee 3 1 4 Partike ler leere UUNO 2er in einun in osnan n Ennsi aiis 3 1 5 EE EEA EEEE EE EE E EE E E VER NER NEN NER E E E E E TEE 3 2 FlieDcharakteristika In SOSisirnrriervirieresisrsossttrr ttrt benesi une tar EEEE EET a 3 2 1 Ms Se MU Se ee u ee eed aoe 322 KE ee 3 3 Kenngr en f r die Berechnung von Flie eigenschaften sscssssscccsseeeeees 3 3 1 Wande 1DuUnSsswinke Owen 3 32 Effektiver Reibunsswinkel 9 22 22 333 E onie winke lO ep tae conor ee anna es rss re se ne a 3 4 Der Sch ttwinkel als Vergleichskenngr e des Flie verhaltens von eL 11 TLL TLS i Wepre rr ee ie TE a SS EEA gt ROSE EAA 3 5 Problem der Br ckenbildung in Silos 00000ss0000000000000000000000000000000000000000000 000000000 3 5 1 Indirekte Bestimmung der Br ckenbildung ss0000nnnnnnneseeeeeeeeeeeeenn 3 9 2 Direkte Bestimmung der Br ckenbildung 000sssssssnnnnnnnnnnnnnneenennenennnnn 4 Material und Methoden nase 4 1 Indirekte Bestimmung der Br ckenbildung mittels Schergeraten 00000 4 1 1 an a ale Ta fo a Pe EN Teena E ree rere errr ey Teer 4 1 2 eK ee 8 4 2 4 2 1 12 2 4 2 3 4 2 4 4 2 5 4 2 5 1 232 4 2 5 3 4 2 5 4 4 3 4 4 4 5 4 6 4 6 1 4 6 2 4 7 4 7 1 4 7 2 4 7 2 1 2 4 7 2 3 4 7 2 4 4 7 2 5 4 8 4 8 1 4 8 1 1 4 8 1 2 4 8 1 3 4 8 1 4 4 8 1 5 4 8
114. e Regressionsgleichung ermittelt musste ab schlie end getestet werden ob die grunds tzlichen Voraussetzungen zur Durchf hrung einer Reg ressionsanalyse d h die Modellpr missen erf llt sind Gem Backhaus 3 sind diese Modell pr missen wie folgt definiert e Linearitat des Regressionsmodelles e die Zahl der vorliegenden Beobachtungen ist gr er als die Zahl der zu sch tzenden Vari ablen e die richtigen unabh ngigen Variablen wurden gew hlt e Yu egz 0 d h die Summe aller Residuen ergibt den Wert Null e gleiche Varianz aller Residuen Homoskedastizitat Residuen Varianzhomogenitat e die erkl renden Variablen korrelieren nicht mit der St rgr e e die St rgr en korrelieren nicht miteinander keine Autokorrelation e keine Abh ngigkeit einer erkl renden Variablen von einer anderen keine perfekte Multikollinearit t und e die St rgr en sind normalverteilt Material und Methoden 107 Die berpr fung und Durchf hrung der einzelnen Modellpr missen wird im Folgenden genauer erkl rt Nichtlinearit t Liegt der Einfluss der erkl renden Variablen nicht n linearer Form vor verletzt dies eine der oben genannten Modellpr missen berpr ft werden kann eine Nichtlinearit t u a anhand der graphi schen Auswertung der Regressionsfunktion in dem die berechneten bzw gesch tzten Parameter gegen die empirisch bestimmten Parameter aufgetragen werden Liegen diese Parameter nicht um oder
115. e hee Perera rere en rere 127 Fazit der direkten Bestimmung der Br ckenbildung 000000s essen 129 Ae Il 118111 11 lt WOSPORRTBERENEEFERBLDIBEDEBELEERLEBELERETISEOEBUCTRUTEREOEBELTELCUERUEDETELELTSEUTLTLLELTELRVELELTGEUELELTERCEN 130 5 3 5 3 1 332 5 4 5 4 1 5 4 2 10 Inhaltsverzeichnis 9 Bildanalyse u n a2 aaa ha MERAN 133 Darstellung der Brennstoffunterschiede 22222000000000nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnn 133 VV SS ENO AE M1 i a a nee 135 Mathematisches Modell zur Bestimmung der Br ckenbildung 0 00 136 Modell turHackschnit zelnen u EL 136 Modell f r alle getesteten Brennstoffe 222222222222200neeeeeeeeennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnenn 142 Einordnung der Ergebnisse und Schlussfolgerungen cccsssseseeees 151 ZUSAMMENTASSUNG sssr nre E E E 152 SUMMAL Veen EE E E E 156 EEE EAGT EIERNE A E SESI E E EEE AA IAEE 159 Abbildungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Abbildung 1 Abbildung 2 Abbildung 3 Abbildung 4 Abbildung 5 Abbildung 6 Abbildung 7 Abbildung 8 Abbildung 9 Abbildung 10 Abbildung 11 Abbildung 12 Abbildung 13 Abbildung 14 Abbildung 15 Abbildung 16 Abbildung 17 Abbildung 18 Entwicklung der Stromerzeugung bzw der W rmebereitstellung aus biogenen Festbrennstoffen basierend auf 11 2000000eeeenennn Im Lager auftretende Probleme mit den
116. ebenen 0 05 5 und 0 15 15 diente hnlich dem Vorw rts Prinzip des FORWARD Verfahrens arbeitet auch das STEPWISE Verfahren d h es startet mit einer Variablen und f gt eine nach der anderen hinzu Im Gegensatz zum FORWARD Prinzip berpr ft es bei der Aufnahme einer neuen Variablen alle bereits im Modell aufgenommenen bzw vorhandenen Variablen auf ihre Signifikanz Sinkt die Signifikanz unter die hinterlegten 15 wird die bereits aufgenommene Variable wieder aus dem Modell entfernt Im Gegensatz zu den oben genannten Verfahren erfolgt mit den MAXR MINR RSQUARE und ADJRSQ Verfahren keine automatische Aufnahme bzw kein automatisches Entfernen von Variablen vielmehr errechneten diese Verfahren eine Vielzahl an m glichen Modellvorschl gen 96 Material und Methoden Diese Vorschl ge mussten anschlie end vom Anwender gepr ft und das jeweils beste ausgew hlt werden Aufgrund des Fehlens der Selektionsfunktion basieren diese Modelle auf dem norma len MAXR MINR RSQUARE bzw auf dem adjustierten Bestimmtheitsma ADJRSQ Dies stellt gleichzeitig einen Nachteil der MAXR MINR und RSQUARE Verfahren dar denn das normale Bestimmtheitsma steigt definitionsgem mit steigender Regressandenanzahl 3 6 92 s ehe Kapitel 4 8 1 3 Im Gegensatz dazu bestraft das adjustierte Bestimmtheitsma die Verwendung eines unn tzen Regressanden d h einer unabh ngigen Variablen Aus diesem Grund wurde vorrangig da
117. edoch wird daran verdeutlicht warum als Auswahlkriterium das adjustierte dem normalen Be stimmtheitsma vorgezogen wurde Das adjustiere Bestimmtheitsma bestraft die Aufnahme von nicht aussagekr ftigen Messgr en Kapitel 4 8 1 3 Neben dem h heren R aj weist Mo dell 4 zudem einen niedrigeren mittleren absoluten Fehler auf welcher als Hauptentscheidungs kr ter um f r die Auswahl des aussagekr ftigsten Modells verwendet wurde Zudem konnte bei der weiteren Pr fung Folgendes festgestellt werden e Das AIC Kriterium verbessert sich von 399 9 auf 398 9 je geringer das AIC Kriterium desto besser st das Modell e Akaike s Final Prediction Error J verringert sich von 193 2 auf 190 6 ein niedriger Jp Wert weist auf ein besseres Modell hin e Der Mallow s C Wert verringert sich von 3 4 auf 2 2 was auf ein verbessertes Modell hindeutet Ein weiteres m gliches Modell welches durch SAS generiert wurde stellt Modell 5 dar Dieses besitzt eine h here Aussagekraft als Modell 4 was an den G tema en Bestimmtheitsma R 0 86 adjustiertes Bestimmtheitsma R a 0 838 und Standardfehler der Sch tzung RMSE 10 76 deutlich wird Im Gegensatz dazu erh ht sich jedoch der mittlere absolute Feh ler wodurch dieses Modell nicht weiter betrachtet bzw genutzt wurde Des Weiteren besitzt die ses Modell wie zuvor schon Modell I und 2 keine mathematische G ltigkeit da erneut Wech selwirkungen ohne die
118. ef llung durch den Gabelstapler Kippcontainer erfolgen konnte Zudem wurde das Br ckenbildungstestger t waagrecht ausgerichtet Bei Bedarf musste das Test ger t mit Hilfe von Kanth lzern nivelliert werden Zur Kontrolle der waagrechten Ausrichtung diente eine an der Rahmenkonstruktion montierte Libelle Abbildung 28 Zudem wurde darauf geachtet dass der Sch ttgutbeh lter vollkommen leer und der bewegliche Boden geschlossen war Zus tzlich war die Messeinrichtung zu kontrollieren falls diese bei geschlossenem Boden nicht den Wert 0 anzeigte musste das Ma band nachjustiert werden Abbildung 28 An der Rahmenkonstruktion installierte Libelle Im Anschluss an diese Versuchsvorbereitungen erfolgte die Bef llung des Br ckenbildungstestge r tes Der homogene Brennstoff wurde in den auf einem Gabelstapler montierten Kippcontainer geschaufelt und ber den Sch ttgutbeh lter positioniert Aus verfahrenstechnischen Gr nden wurde zur Bef llung ein Abstand von 240 cm zwischen beweglichem Boden und der Sch ttkante Material und Methoden 61 des Kippcontainers festgelegt Abbildung 29 Dieser Abstand wurde w hrend der Bef llung durch gleichzeitiges Heben und Kippen des Kippcontainers so lange konstant gehalten bis die maximale Hubh he des Gabelstaplers erreicht wurde Diese konstruktionsbedingte Einschr nkung musste toleriert werden k nnte aber m glicherweise zu Auswirkungen auf die Messergebnisse gef hrt haben Bei der Bef
119. egelh he w rde zu einer Verf lschung der Messwerte f hren Die Nivellierhilfe welche mit Hilfe der Wasserwaage waagrecht ausgerichtet wurde erm glichte eine H henbestimmung neben dem Sch ttkegel Mit einem Zollstock wurde anschlie end der Abstand zwischen Boden und Nivellierhilfe bestimmt Ebenfalls mit einem Zollstock bzw Meterstab wurden die Sch ttkegeldurchmesser D und D2 bestimmt Die in Abbildung 41 erkennbaren Markierungen 2 x 2 m und 2 5 x 2 5 m wurden zur Erleichterung der Messung auf den Boden aufgetragen Die Markierungsquadrate sollten gew hr leisten dass die orthogonalen Durchmesser gemessen werden Durchmesser D 2 5x2 5m Quadrat Durchmesser D 2x2m Quadrat Abbildung 41 Zu bestimmende Sch ttkegeldurchmesser D und D gt Die gemessene H he und die Durchmesser wurden in Formel 13 eingesetzt und der Sch ttwinkel berechnet Gem F E M Standard ist die Sch ttwinkelbestimmung zwei weitere Male durchzu f hren und der endg ltige Messwert stellt das ar thmetische Mittel aus drei Bestimmungen dar Abweichend zum F E M Standard wurde das Messergebnis auf 0 1 genau angegeben um einen m glichen Informationsgehalt des Sch ttwinkels nicht vor der Auswertung zu verlieren Aus dem gleichen Grund wurde zudem die Sch ttdichte welche m folgenden Kapitel beschrieben wird nicht auf die normkonformen 10 kg m sondern auf kg m genau angegeben 4 4 Sch ttdichte Neben der im vorigen Kapitel b
120. egressionskoeffizienten Die genannte berpr fung bzw Entscheidung wurde nicht immer anhand des Signifikanzniveaus von 5 durchgef hrt Teilweise wurden h here Signifikanzniveaus akzeptiert bzw toleriert wo durch im Endeffekt das beste bzw das optimierte Modell gefunden werden konnte vgl Kapitel 4 8 1 5 Vor allem das konstante Glied bp Intercept Schnittpunkt mit der y Achse erforderte des fteren eine h here Signifikanzniveau Toleranz Konfidenzintervall Das Konfidenzintervall gibt mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit den Wertebereich an in dem sich die wahren unbekannten Regressionskoeffizienten J befinden Anhand der vorgegebe nen Vertrauens Wahrscheinlichkeit und der Zahl der Freiheitsgrade der nicht erkl rten Streuung K J 1 kann aus der t Tabelle f r zweiseitigen Test ein t Wert entnommen werden welcher f r die Berechnung des Konfidenzintervalls mittels Formel 49 3 ben tigt wird bj t X Sp SP sb t X Sp 49 mit pi wahrer unbekannter Regressionskoeffizient b gesch tzter Regressionskoeffizient t t Wert aus der Student Verteilung Sb Standardfehler der Regressionskoeffizienten b hnlich dem AIC Kriterium konnten die Konfidenzintervalle mittels einer SAS Option von der Software berechnet werden Zur Berechnung wurde die Option CLM eingegeben Anhand der berechneten Konfidenzintervalle konnten diejenigen Regressionskoeffizienten bestimmt werden welche als unzuverl ssig angese
121. eichnet erfolgt automatisch durch die Software Formel 19 84 Material und Methoden KFF a EEE 19 U 2x Va XA wobei KFF der Kornformfaktor dimensionslos U den Umfang des Projektionsfl che bzw des Partikels in mm T die Kreiszahl dimensionslos A den Fl cheninhalt der Projektionsfl che in mm darstellt Der Kornformfaktor kann definitionsgem nur Werte 1 annehmen Hat der Kornformfaktor den Wert 1 ist das Partikel kugelf rmig alle weiteren gr eren Werte weisen auf eine zuneh mende Abweichung von der Kugelform hin Des Weiteren ist anzumerken dass aufgrund der verwendeten digitalen Bildverarbeitung eckige Pixel dieser Wert nie exakt Il annehmen kann Rauigkeit Die Rauigkeit charakterisiert die Oberfl chenbeschaffenheit eines Partikels Aufgrund des Mess modus Partikelformanalyse berechnet die Software die Rauigkeit auf der Basis des falschli cherweise als Sph rizit t angegebenen Kornformfaktors siehe Formel 20 61 ge ndert RAU 20 mit RAU Rauigkeit dimensionslos KFF Kornformfaktor dimensionslos pe Maximale Lange in mm bmax Maximale Breite in mm Laut Herstellerhandbuch ist die so berechnete Rauigkeit als eine znormierte Sph rizit t d h richtigerweise als normierter Kornformfaktor zu interpretieren 4 7 2 5 Abgeleitete Messgr en aus den Bildanalyseergebnissen Anhand der in Kapitel 4 7 2 bestimmten Messdaten k nnen weitere Messgr en berechn
122. eit erwiesen sich als weniger signifikant wie die in Formel 55 genutzten und in Tabelle 20 aufgef hrten Para meter 146 Ergebnisse und Diskussion Tabelle 20 SAS Ausgabestatistiken des t Tests der Toleranz und des Variance Inflation Factors VIF fiir das Alle Brennstoffe Modell Formel 55 Parameter Parametersch tzer Standardfehler t Wert Pr gt Itl Toleranz VIF Intercept 30 7619 17 4184 1 77 0 0820 0 Dis 0 0728 0 0373 1 95 0 0553 0 0338 29 556 KFF 59 0638 12 0817 4 89 lt 0001 0 0411 24 348 LD 8 1106 2 7794 2 92 0 0048 0 0844 11 847 MP 0 5819 0 3493 1 67 0 1005 0 0308 32 412 M 0 0049 0 0017 2 90 0 0051 0 6390 1 565 D 5 MP 0 0016 0 0009 1 85 0 0690 0 0750 13 328 D5 KFF 0 0949 0 0338 2 81 0 0066 0 0267 37 419 MP KFF 0 3058 0 1160 2 64 0 0104 0 0249 40 197 MP LD 0 2124 0 0565 3 76 0 0004 0 0249 40 167 Pr Wahrscheinlichkeit VIF Variance Inflation Factor D s Sch ttdichte bezogen auf einen Wassergehalt von 15 KFF Kornformfaktor LD L ngen Durchmesser Verh ltnis MP mittlere Partikelgr e M2 Wasserge halt Wassergehalt Wassergehalt Wie in Tabelle 20 dargestellt weisen fast alle im Modell enthaltenen Parameter eine hohe Signi fikanz auf was an den Pr gt Itl Werten um bzw unter 0 05 erkennbar ist Nur die mittlere Parti kelgr e mit einem Wert von 0 1005 die dazugeh rige Wechselwirkung Ds MP mit 0 069 und der Intercept mit 0 082 erreichen nicht das vorgegebene Signifikanz
123. eitere Versuchsdurchf hrung wichtig her auszufinden ob diese ffnungsweite einen zuf lliger Ausrei er oder einen signifikanten Trend Material und Methoden 69 darstellte Im Rahmen einer Versuchsreihe sollte dies wie folgt gekl rt werden Bei einem Brenn stoff wurde in mindestens zehn aufeinanderfolgenden Messungen die ffnungsweite bestimmt Anschlie end lagerte der Brennstoff f r drei bis vier Tage im Br ckenbildungstestger t Nach diesem Lagerzeitraum wurde die ffnungsweite des Brennstoffes erneut bestimmt 4 3 Sch ttwinkel Bei der Bestimmung der ffnungsweite eines Brennstoffes konnte erkannt werden dass sich die Abbruchkante bei den Messpunkten unterschiedlich darstellte d h einerseits entstand im Sch tt gutcontainer eine scharfe und steile Abbruchkante Abbildung 38 links und andererseits entstand eine krater hnliche schr ge Abbruchkante Abbildung 38 rechts Abbildung 38 Steile Abbruchkante bei S gesp ne links und flache Abbruchkante kurz vor komplettem Br ckeneinsturz bei Hackschnitzeln rechts Aufgrund dieser unterschiedlichen Auspr gungen wurde vermutet dass die Br ckenbildung anhand dieser als Auslaufwinkel 103 bezeichneten Auspr gung beschrieben bzw bestimmt werden kann Daher wurde entschieden den Auslaufwinkel bei allen untersuchten Brennstoffen zu bestimmen Wie jedoch in Abbildung 38 zu erkennen ist unterscheiden sich die beiden anlie genden Auslaufwinkel zum Teil erheblich
124. el 44 11 3 14 4 15 8 S gesp ne 9 19 9 14 6 20 0 Die in Tabelle 9 dargestellten Ergebnisse zeigen eine weite Bandbreite an Variationskoeffizienten von 3 9 f r Holzpellets XL am Messpunkt Erster Br ckeneinsturz bis zu 20 2 f r Hanf sch ben am Messpunkt 100 Br ckeneinsturz Allgemein zu erkennen ist dass der als riesel fahig geltende Brennstoff Pellets einen niedrigen Variationskoeffizienten aufweist und somit des sen Bestimmung der ffnungsweite gut wiederholbar ist Bei dem auch als rieself hig bekannten Sch ttgut Getreide ist zu beachten dass die relativ hohen Variationskoeffizienten wohl eher auf die Messungenauigkeit beim Ablesen der ffnungsweite zur ckzuf hren sind denn bei Getreide wurde eine ffnungsweite von 0 8 cm ermittelt und die Ablesegenauigkeit liegt bei 0 1 cm Des Weiteren kann bei den r eself higen Brennstoffen Getreide Pellets gehackte Weiden ste festge stellt werden dass der Variationskoeffizient am Messpunkt Erster Br ckeneinsturz am gerings ten ist und bis zum Messpunkt 100 Br ckeneinsturz zunimmt Im Gegensatz dazu sind die Variationskoeffizienten der als problematisch geltenden Brennstoffe Schredderholz Rinde Gras am Messpunkt 100 Br ckeneinsturz niedriger als am Messpunkt Erster Br ckenein sturz Ergebnisse und Diskussion 129 F r den am h ufigsten gemessenen Brennstoff Hackschnitzel kann folgendes festgestellt wer den D
125. elle 2 aufgelisteten Brennstoffe gesammelt Zus tzlich ist in der Tabelle die Anzahl der getesteten Brennstoffart auf gelistet Material und Methoden 75 Tabelle 2 bersicht und Anzahl der von den Projektpartnern getesteten biogenen Praxis brennstoffe Brennstoffart TFZ UoC CRA VTT BLT Silava Gesamt Holzartige Hackschnitzel 3 6 7 7 6 0 29 Schredderholz 1 1 0 0 0 4 6 S gesp ne 3 1 1 2 0 2 9 Hobelsp ne 1 1 0 1 l 5 Rinde 2 l 0 0 l l 5 Pellets l l l l 2 l 7 Kurzumtriebsholz 0 1 0 0 0 0 1 Agrarreststoffe Miscanthus 1 0 0 0 0 0 1 Gras 0 0 0 2 0 0 2 Bambus 0 0 1 0 0 0 1 Hanfsch ben 0 0 0 0 1 0 1 Getreidek rner 2 0 0 0 0 0 2 Agrarpellets 0 0 0 0 1 0 1 Gesamt 14 12 10 13 12 9 70 Wie in Tabelle 2 zu erkennen wurden im Rahmen der europ ischen Datenerhebung 70 Praxis brennstoffe getestet Zus tzlich zu diesen Praxisbrennstoffen erfolgte der Ringversuch in dessen Rahmen weitere 15 brennstoffcharakteristische Messdaten ermittelt wurden Somit bilden die Daten von 85 Brennstoffen die Grundlage f r die Modellentwicklung in Kapitel 4 8 Der genaue Versuchsablauf d h das genaue Versuchsprogramm zur Ermittlung von ffnungs weite Sch ttwinkel Sch ttdichte und Wassergehalt eines Brennstoffes st in Abbildung 42 zu sammenfassend dargestellt 716 Material und Methoden Versuchsdurchf hrung Jo 1 65 m _ Offnungsweite Bestimmung der Einsturzposition Offnungsweite 10x Wandkontakt der Brucke ca 0 83 m 4 YX ca 0 83
126. en Deutsches Institut f r Normung e V 2005 DIN CEN TS 15103 2010 04 Feste Biobrenn stoffe Verfahren zur Bestimmung der Sch ttdichte Berlin Beuth 14 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 2005 DIN prCEN TS 14778 Teil 1 Feste Bio brennstoffe Probenahme Teil 1 Verfahren zur Probenahme Berlin Beuth 28 Seiten 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 Quellenverzeichnis 161 Deutsches Institut f r Normung e V 2005 DIN prCEN TS 14778 Teil 2 Feste Bio brennstoffe Probenahme Teil 1 Verfahren zur Probenahme Berlin Beuth 15 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 2005 DIN prCEN TS 14779 Feste Biobrennstoffe Probenahme Verfahren zur Erstellung von Probenahmepl nen und zertifikaten Berlin Beuth 12 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 2005 DIN prCEN TS 14780 Feste Biobrennstoffe Verfahren zur Probenherstellung Berlin Beuth 22 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 2006 DIN CEN TS 15149 Teil 3 Feste Biobrenn stoffe Verfahren zur Bestimmung der Teilchengr enverteilung Teil 3 Verfahren mit ro tierendem Sieb Berlin Beuth 9 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 2006 DIN ISO 9276 2 Darstellung der Ergebnisse von Part kelgr enanalysen Teil 2 Berechnung von mittleren Partikelgr en durchmesser und Momenten aus Partikelgr enverteilungen ISO 9276 2 2001 Februar 2006
127. en Bei einer Sen s t v t tsanalyse bekannt auch als Sensibilit ts oder Empfindlichkeitsanalyse 116 wird der Einfluss der unabh ngigen Variablen auf die abh ngige Variable untersucht Im Rahmen dieser Arbeit wurde mittels der Sensitivit tsanalyse d e durch eine Parametervariation verursachte Ver nderung der ffnungsweite festgestellt Die Analyse basierte dabei auf dem Variieren einzelner Inputfaktoren Iterationsverfahren 106 welche nach der Ceteris paribus Klausel 49 ge ndert wurden In der gesch tzten Regressionsfunktion wurde nur jeweils eine unabh ngige Variable ge ndert alle anderen blieben gleich bzw konstant Somit konnte nach Schwarz 49 mit der Sen s t v t tsanalyse sowohl eine quantitative als auch eine qualitative Aussage ber die zu erwartende Ver nderung der gesch tzten Regressionsfunktion infolge einer Parametervariation getroffen werden Gem dem oben erkl rten Prinzip wurde mit den aus Kapitel 4 8 ermittelten Regressionsfunktio nen eine Sensitivit tsanalyse durchgef hrt Zu Beginn einer jeden Sensitivit tsanalyse musste eine Vergleichsbasis geschaffen werden Dazu wurde basierend auf dem jeweiligen Datensatz Hack schnitzelmodell n 51 Alle Brennstoffe Modell n 76 von jeder in der Regressionsfunkti on genutzten unabh ngigen Variable der Datensatzmittelwert gebildet Die so berechneten Mit telwerte wurden in die gesch tzte Regressionsfunktion eingesetzt wodurch eine gemi
128. en Werte verl sslich sind In dieser Arbeit wurde als Vertrau enswahrscheinlichkeit der Wert von 0 95 verwendet d h dass die Ergebnisse zu 95 korrekt sein sollten Umgekehrt kann aus der Vertrauenswahrscheinlichkeit die Irrtumswahrscheinlichkeit a auch Signifikanzniveau genannt berechnet werden wobei a 1 0 95 0 05 5 ist Durch die Vorgabe dieses Signifikanzniveaus konnte als n chstes der kritische F Wert aus einer F Tabelle entnommen werden Abschlie end wurde dieser tabellarische F Wert Fab mit dem empirisch bestimmten F Wert emp verglichen wobei folgendes gepr ft werden musste Femp gt Fav Ho wird verworfen gt signifikanter Einfluss mindestens einer der unabh ngigen Variablen auf die ffnungsweite Femp Fab Ho wird nicht verworfen gt kein signifikanter Einfluss erkennbar Basierend auf diesen beiden Entscheidungen wurden einige berechnete Modelle wieder verwor fen da diese als nicht signifikant und somit nicht aussagekraftig genug erachtet wurden Standardfehler der Sch tzung Ein weiteres G tema zur Bestimmung der Aussagekraft der berechneten Regressionsmodelle stellt der Standardfehler einer Sch tzung auch RMSE bzw root mean square error genannt dar Dieses G tema gibt den mittleren Fehler an welcher bei der Bestimmung der anhangigen Vari ablen mittels der Regressionsfunktion entsteht d h wie nahe die durch die Regressionsglei chung prognostizierten Werte an den wahren Werten liegen 6 B
129. en fixiertes Ge wicht auf Spannung gehalten werden ber die abgerundeten Ecken gleiten Angetrieben werden die Gewindestangen entweder mit einer Handkurbel oder mit einem Elektromotor Dieser regelba re Stirnradgetriebemotor Drehstromasynchronmotor wurde w hrend der Vorversuche installiert um die Versuchsdurchf hrung zu vereinfachen v a schnelleres Schlie en der Bodenplatten Durch die Verwendung des Motors musste zus tzlich ein Schaltschrank angebracht werden wel cher ber einen Hauptschalter Taster f r Auf und Zufahren der Bodenplatten eine Digital Material und Methoden 57 anzeige fiir die Ausgangsdrehzahl des Motors und einen Potentiometer zum Einstellen der Dreh zahl 1 9 bis 96 4 U min verf gt Zus tzlich wurde eine Fernbedienung installiert mit der ein Bet tigen von der Plattform aus m glich ist Wie bereits erw hnt kann der bewegliche Boden entweder mittels einer Gewindespindel oder eines Elektromotors ge ffnet werden Dabei rollen die Bodenplatten mit Hilfe des Fahrgestells auf der in Abbildung 23 erkennbaren Schiene zur Seite Aufgrund der verfahrenstechnisch bedingten L nge dieser Schiene vgl Abbildung 24 betr gt die maximale ffnungsweite des Schachtes Entfernung zwischen den beiden Bodenplatten maximal 1 5 m Abbildung 24 Abmessungen des Br ckenbildungstestger tes Zwischen den beiden Bodenplatten wurde wie in Abbildung 25 zu erkennen ist ein Ma band installiert um damit die ffnungs
130. enden sind die Ergebnisse bez glich der Vergleichbarkeit dieser Bestimmung der ffnungsweiten dargestellt Tabelle 8 Tabelle 8 Ergebnisse der Vergleichbarkeit der beiden Ringversuchsbrennstoffe Ringversuchsbrennstoff Einheit Feinhackgut Grobhackgut Mittelwert cm 3 7 21 8 Er sae Standardabweichung cm 0 2 3 0 Br ckeneinsturz Variationskoeffizient 4 1 13 5 Mittelwert cm 3 9 25 2 gt 50 Standardabweichung cm 0 2 4 0 Br ckeneinsturz Var ationskoeffizient 6 1 15 5 Mittelwert cm 4 4 32 6 100 Standardabweichung cm 0 4 5 6 Br ckeneinsturz Var ationskoeffizient 8 0 16 8 Wie in Tabelle 8 erkennbar ist eine sehr gute Vergleichbarkeit mit dem Ringversuchsbrennstoff Feinhackgut gegeben was sich an den niedrigen Variationskoeffizienten von 4 1 6 1 und 8 0 widerspiegelt Des Weiteren zeigt sich dass der Messpunkt Erster Br ckeneinsturz die beste Vergleichbarkeit Variationskoeffizient 4 1 aufweist Im Gegensatz zum Ringversuchs brennstoff Feinhackgut sind die Versuche mit dem Ringversuchsbrennstoff Grobhackgut signifi kant schlechter vergleichbar Die Variationskoeffizienten von 13 5 bis 16 8 sind z T dreimal so hoch wie mit Feinhackgut Obwohl diese vergleichsweise hohen Variationskoeffizienten eine schlechte Wiederholbarkeit suggerieren scheinen sie f r ein neues Testverfahren akzeptabel zu sein Aufgrund der dargestellten Variationskoeffizienten sind die Messergebnisse von Brennstof fen mit hoher f
131. er Flugbahn und Geschwindigkeit der Teilchen zu einer Ungleichverteilung bei der sich grobe Partikel vermehrt auf der Nicht Bef llseite ablagern 103 Wird anschlie end das Silo entleert kann gem Schulze Folgendes festgestellt werden Flie t dieses deutlich besser als Feingut kann sich beim AusflieBen ein einseitiger Sch ttgutfluss derart ausbilden dass bevorzugt das Grobgut ausflieBt 103 Jedoch stellt Mattsson 82 in seiner Arbeit fest dass bei Holzhack schnitzeln v a die langen d nnen Partikel Grobgut die Br ckenbildung erh hen folglich haben diese Partikel eine schlechte Flie charakteristik Des Weiteren muss beachtet werden dass einer seits die hier durchgef hrte Bef llung mittels Kippcontainer nicht immer in die Mitte des Br ckenbildungstestger tes erfolgte und andererseits der bei der Bef llung m Sch ttgutcontainer entstandene Sch ttkegel mit Hilfe eines Rechens nivelliert wurde Somit entsteht nicht der idea le Entmischungszustand welcher in Abbildung 66 rechts dargestellt ist Anhand dieser Gr nde kann festgehalten werden dass wohl eine Entmischung m Br ckenbil dungstestger t auftritt diese jedoch nicht vollst ndig die Verschiebung der Lage des Einsturzortes erkl rt Vermutlich wird das Sch ttgut im Sch ttgutcontainer bei der Bef llung auf der Nicht Bef llseite nicht so stark verdichtet wie dies auf der Bef llseite der Fall ist wodurch auf der Bef llseite e
132. er Variationskoeffizient erh ht sich vom ersten bis zum letzten Messpunkt von 11 3 auf 15 8 wobei diese Werte aufgrund der gro en Bandbreite an getesteten Hackschnitzeln d h von feinen bis zu groben eine gute Wiederholbarkeit darstellen Im Gegensatz zu der f r die Hackschnitzel festgestellten Zunahme der Variationskoeffizienten vom ersten hin zum letzten Messpunkt kann eine solche Tendenz in Tabelle 9 nicht f r alle Brennstoffe festgestellt werden Aufgrund dessen wurde der Mittelwert ber alle Variationskoeffizienten der jeweiligen Mess punkte gebildet Diese Ergebnisse sind in Tabelle 10 dargestellt Tabelle 10 Variationskoeffizient der 10 Wiederholungsmessungen ber alle Brennstoffe n 85 berechnet an den jeweiligen Messpunkten Messpunkt Variationskoeffizient Erster Briickeneinsturz 11 9 gt 50 Br ckeneinsturz 13 0 100 Briickeneinsturz 14 1 Anhand der Ergebnisse kann festgestellt werden dass am Messpunkt Erster Br ckeneinsturz die beste Wiederholbarkeit gegeben ist gefolgt vom Messpunkt gt 50 Br ckeneinsturz und dem Messpunkt 100 Br ckeneinsturz Die Unterschiede sind bei dieser Gesamtauswertung jedoch relativ gering verglichen mit den in Kapitel 5 1 1 vorgestellten Vorversuchsergebnissen 5 1 9 Fazit der direkten Bestimmung der Br ckenbildung Generell kann festgestellt werden dass eine direkte Bestimmung der Br ckenbildung mit Hilfe des Br ckenbildungstestger tes und der vorgesch
133. er der Aus lauf ffnung in dem das Sch ttgut flie t Das restliche Sch ttgut verbleibt an den R ndern des Silos und bildet sogenannte tote Zonen 103 Folglich herrscht in Kernflusssilos eine breite Stand des Wissens 4 Verweilzeit des Schiittgutes Zudem kommt es zu einer Entmischung und aufgrund von einstiir zenden toten Zonen kann es zu sehr unregelm igem Austrag z B Schie en kommen Entscheidend ob in einem Silo ein Massen oder Kernfluss vorliegt h ngt von folgenden Gr en ab Wandreibungswinkel w effektiver Reibungswinkel 9 und Konuswinkel 111 Diese Kenngr en werden m Folgenden genauer dargestellt 3 3 Kenngr en f r die Berechnung von Flie eigenschaften 3 3 1 Wandreibungswinkel gw Wie oben dargestellt ist gem Stie 111 der Wandreibungswinkel w eine der entscheidenden Gr en f r die Unterscheidung zwischen Massen und Kernfluss in einem Silo Der Wandrei bungswinkel ist eine fiir sch ttguttechnische Anwendung genutzte zahlenm ige Beschreibung der Wandreibung Bestimmt wird die Wandreibung bzw der Wandreibungswinkel mittels Scher ger ten wobei im Folgenden die Bestimmung mit einer Jenike Scherzelle vgl Kapitel 4 1 2 dargestellt wird Das Prinzip des Wandreibungstests bei dem der kinematische Winkel der Wandreibung bestimmt wird ist in Abbildung 9 aufgezeigt Die Schiittgutprobe wird mit einer definierten Normalspan nung in vertikaler Richtung belastet Die
134. erechnet wird der Standardfeh ler der Sch tzung s gem Formel 41 3 a 1 41 kK J 1 Diese Berechnung wurde automatisch von der Software durchgef hrt und als RMSE ausgege ben Zus tzlich errechnete die Software den Variationskoeffizienten der Regressionsgleichung in dem der Standardsch tzfehler durch den Mittelwert y dividiert wurde Somit konnte anhand des Standardfehlers der Sch tzung und des Variationskoeffizienten folgende Entscheidung getroffen werden Je kleiner diese berechneten Werte desto besser die Aussagekraft des Regressionsmodel les 102 Material und Methoden Mittlerer absolute Fehler Neben dem Standardfehler der Sch tzung welcher auf der exponentiellen Abweichung der ge sch tzten Werte beruht kann als weiteres G tema der Regressionsfunktion der mittlere absolute Fehler MAF verwendet werden Im Gegensatz zum Standardfehler st der mittlere absolute Feh ler toleranter gegen ber Ausrei ern da bei diesem keine Gewichtung bzw Verzerrung Quadra tur der verwendeten unabh ngigen Variablen erfolgt 91 Berechnet wurde der mittlere absolute Fehler aufgrund der geplanten Visualisierung der gewonnen Daten d h im Anschluss an die Sch tzung der Regressionsfunktion wurden die gesch tzten bzw berechneten ffnungsweiten gegen die empirisch bestimmten ffnungsweiten in einem x y Diagramm aufgetragen Dadurch konnte der mittlere absolute Fehler wie folgt berechnet Formel 42 werden za 42
135. ergehalt D 5 Schiittdichte bezogen auf 15 Wassergehalt MP mittlere Partikelgr e KFF Kornformfaktor LD L ngen Durchmesser Verh ltnis RAU Rauigkeit OW1 ff nungsweite am Messpunkt Erster Br ckeneinsturz OW50 ffnungsweite am Messpunkt gt 50 Br ckeneinsturz OW100 ffnungsweite am Messpunkt 100 Br ckeneinsturz SW Sch ttwinkel Q Quartil 1 Q3 Quartil 3 Qo Quantil 0 9 IQA Interquartilsabstand SSP S gesp ne HS Hobelsp ne PB Praxisbrennstoff Hackschnitzel MS Miscanthus HSC Hack schnitzel R_NG Rinde nicht geh ckselt R_G Rinde geh ckselt PE Pellets RRF Ringversuchsbrennstoff Feinhackgut RRG Ringversuchsbrennstoff Grobhackgut HF Schredderholz GR Gras GE Getreide Oo P 3 9 sa _146 22 Sa E gt 58 1 2 gt Tabelle 27 Messergebnisse der VTT Brennstoffe Tames acl acl rel usel mr ml sel ns M Ta f es asl asl sol ssl rs sl ss so Ds keme 1758 2140 2150 7255 2579 199 81 196 21 1967 592 1841 1912 3351 899 2150 2159 me mm oo mol wal mol sol mal sool oo iaf sia ia mal isl 47 49 KrF 14 1381 1161 140 145 164 1709 208 271 3251 348 233 138 138 w 707 294 304 204 294 sus 467 707 522 624 si 814 Rau os2 064 064 0641 osa oso 0521 0521 os oss 1 091 os3 0 36 0 64 064 om rem al asaf asof asf oaf aof mel 1 soa sa aal osa 282 151 152 181 184 21 563 sso 568 999
136. erneuten Bef llen dem Oberfl cheneinebnen und der W gung dreimal fallen gelassen wurde Der Grenzwert f r hohe bzw niedrige Sch ttdichten gruppierung bei Hackschnitzeln betrug 180 kg m gem 30 56 ge ndert Durch das bereits erw hnte Aus ben der Sto einwirkung erfolgt eine Verdichtung der Partikel was einerseits gem DIN CEN TS 15103 30 dem realen Setzen des Brennstoffes beim Transport entspricht 30 und andererseits gem B hm 4 zu einer verbesserten Wiederholbar 32 Stand des Wissens keit f hrt Vor allem bei Brennstoffen mit einer inhomogenen Partikelgr enverteilung oder einer geringen Sch ttdichte f hrt die Ersch tterung zu Messwerten mit verbesserter Wiederholbarkeit 4 Im Gegensatz dazu bewirkt eine Ersch tterung bei Brennstoffen mit hoher Sch ttdichte und gut rieselfahigem Charakter beispielsweise Pellets und Getreide keine verbesserte Wiederhol barkeit der Messwerte 4 Das ist auch der Grund warum bei diesen Brennstoffen die Bestim mung der Sch ttdichte mit einem kleineren normgerechten 5 Schiittdichtebehalter durchgef hrt werden kann 4 30 hnlich wie bei der Rohdichte ist die Sch ttdichte abh ngig vom Wassergehalt des getesteten biogenen Brennstoffes Aus diesem Grund muss bei jeder Sch ttdichtebestimmung eine Wasser gehaltsbestimmung durchgef hrt werden 30 Dadurch wird vermieden dass eine hohe Schiitt dichte durch einen hohen Wassergehalt vorget uscht wird 80 F
137. errt wiedergege ben werden Dieses beschriebene Problem der falschen Auswahl der Regressoren unabh ngigen Variablen wurde durch folgende Ma nahmen verhindert bzw minimiert e Vor dem Start der Regressionsanalyse wurde eine sachlogische Vorab Auswahl der ge nutzten unabh ngigen Variablen getroffen e Verwendung des AIC Kriteriums wodurch aussageschwache Variablen aus dem Modell entfernt wurden e Sensitivitatsanalyse worauf eine sachlogische Betrachtung der Ergebnisse folgte Heteroskedastizit t Residuen Varianzheterogenit t Eine Pr misse der Regressionsanalyse ist dass die Streuung der Residuen konstant ist Var e 07 d h die Residuen sind um die gesch tzten Werte in einem konstanten Bereich ver teilt Sind jedoch nicht alle Varianzen der Fehlervar ablen konstant verteilt so besteht einerseits eine Abh ngigkeit dieser mit den unabh ngigen Variablen oder andererseits sind die Residuen abh ngig von der Reihenfolge der Beobachtungen Diese Abh ngigkeit wird als Heteroskedastizi t t bezeichnet Sind im Gegensatz dazu alle Varianzen der Residuen konstant verteilt nennt man dies Homoskedastizitat Wurde bei der Auswertung des Regressionsmodelles bzw bei den Residuen eine Heteroskedasti z t t erkannt so f hrte dies zu einer ungenauen Sch tzung was sich verf lschend auf den Stan dardfehler der Regressionskoeffizienten auswirkte Zudem wurde auch das Konfidenzniveau der Sch tzung ungenau Aus diesen Gr nden
138. erscheint f r ein Standardtestverfahren sinnvoll Eine Abwei chung davon sollte vermieden werden Zusammenfassung 153 e Die Wandeigenschaften des Br ckenbildungstestger ts beeinflussen die Offnungsweite wodurch f r ein Standardtestverfahren die Breite des Br ckenbildungstestger tes nicht verringert werden sollte e Die einzelnen Wiederholungen einer Messung s nd aufeinanderfolgend durchzuf hren e Mit steigendem Brennstoffwassergehalt nimmt auch die ffnungsweite zu bzw die Br ckenbildungsneigung erh ht s ch Nach erfolgreicher Methodenerprobung wurde im Rahmen eines europ ischen Ringversuchs die Methodenpr fung durchgef hrt Dazu wurden zwei Ringversuchsbrennstoffe Feinhackgut und Grobhackgut von den beteiligten sechs Forschungsinstituten nach einer vorgegebenen Pr fproze dur auf ihre Br ckenbildungseigenschaft getestet Dabei wurde festgestellt dass mit dem Ring versuchsbrennstoff Feinhackgut eine gute Variationskoeffizient von 8 0 und mit dem Ring versuchsbrennstoff Grobhackgut eine etwas geringere Vergleichbarkeit Variationskoeffizient von 16 8 erreicht wurde Aufgrund dieser Variationskoeffizienten sind Messergebnisse von Brenn stoffen mit hoher ffnungsweite kritischer zu betrachten da diese mit einer gr eren Unsicher heit behaftet sind Zus tzlich zu den im Rahmen des Ringversuchs ermittelten Ergebnissen 15 Messungen erfolgte eine europaweite Datenerhebung der Br ckenbildungseigenschaften von 7
139. ersuchen mit einer gro en Sch ttgutschaufel welche an einem Radlader montiert wurde Einige Ergebnisse der Versuche von Mattsson 82 85 sind in Abbildung 18 dargestellt Stand des Wissens 49 Offnungsweite Abbildung 18 ffnungsweiten ausgew hlter Brennstoffe in Klammern Angabe der mittleren Partikell nge bei einer F llh he von 50 cm gem den Ergebnissen von Mattsson 82 Wie in Abbildung 18 erkennbar variiert die von Mattsson gemessene ffnungsweite von 3 0 cm f r Holzpellets bis zu 71 7 cm f r Schneckenhackgut grob Des Weiteren zeigt der Vergleich der beiden Scheibenhackgut Proben dass bei gleichem Brennstoff eine h here mittlere Partikell nge zu einer h heren ffnungsweite f hrt Im Gegensatz dazu weist das Schneckenhackgut mit einer geringeren mittleren Partikell nge von 80 mm eine h here Offnungsweite auf als das Scheiben hackgut grob mit einer mittlerer Partikell nge von 130 mm Folglich scheint auch die Art des Ha ckers genauer gesagt die Form und Gr e des mit dem Hacker produzierten Hackgutes die ff nungsweite zu beeinflussen Best tigt wird dies durch die Forschungsergebnisse von Daugbjerg Jensen 15 und Paulrud 87 Daugbjerg Jensen konnte in seinen Arbeiten feststellen dass die ffnungsweite von der Art des Hackers und der nominellen Partikell nge des Hackers beeinflusst wird 15 Zus tzlich zu den Versuchen mit unterschiedlichen Brennstoffen f hrten Mattsson 82 84 85 und Daugb
140. erten Bedingun gen aus dem Brennstoff entfernen l sst z T f lschlicherweise auch als Feuchtegehalt bezeichnet 25 Er wird auf die Frischmasse d h auf die Nassbas s bezogen und beschreibt damit das in der feuchten Biomasse befindliche Wasser wobei sich diese feuchte Biomasse aus der trockenen Biomasse d h Trockenmasse mg und der darin enthaltenen Wassermasse mw zusammensetzt Formel 2 73 89 w un 2 Mp My Im Bereich der Forst und Holzwirtschaft wird h ufig anstelle des Wassergehaltes w der Begriff der Brennstoff Feuchte u z T auch Holzfeuchte oder Feuchtegehalt verwendet Anders als der Wassergehalt wird die Brennstoff Feuchte auf die Trockenmasse d h Trockenbasis bezo gen Definiert ist sie als die im Brennstoff gebundene Wassermasse mw bezogen auf die trockene Biomasse mpg Formel 3 Die Feuchte kann damit in den Wassergehalt umgerechnet bzw aus ihm berechnet werden Demnach entspricht z B ein Wassergehalt von 50 einer Brennstoff Feuchte von 100 Bei den Feuchte Angaben sind somit auch Werte von ber 100 m glich 73 89 34 Stand des Wissens ee ER 3 m 1 w Im Bereich der energetischen Nutzung von Biomasse hat sich der Begriff Wassergehalt durchge setzt 25 58 Allerdings kommt es h ufig zu Missverst ndnissen weil der Wassergehalt in eng lischsprachigen Quellen z B EN Normen mit Moisture bezeichnet wird welche in der deut schen bersetzung meist irrt mlich zu
141. es erste Forschungsarbeiten zum Thema Br ckenbildungseigenschaften von biogenen Festbrennstoffen gibt diese jedoch aufgrund einiger Schw chen Ans tze zu einer weiterf hrenden bzw genaueren Untersuchung beinhalten e Bisher existiert kein Norm Pr fverfahren zur direkten Bestimmung der Br ckenbildung von biogenen Sch ttg tern da sich die derzeit vorhandenen Normverfahren entweder auf Pulver und Granulate beziehen oder die Br ckenbildung nur indirekt bestimmt d h auf Basis der Flie kenngr en berechnet wird z B Auslegungsverfahren der Trichter ff nung e Die Untersuchungen von Mattsson stellen erste Ans tze eines Normpr fverfahrens zur di rekten Bestimmung der Br ckenbildung dar jedoch weist einerseits das Br ckenbildungs testger t Verbesserungspotential auf und andererseits sind die Messergebnisse noch nicht aussagekr ftig genug da die Brennstoffeigenschaften nur unvollst ndig erfasst wurden mittels Siebung e Derzeit ist nicht bekannt welche Korn bzw Partikelform Parameter die Br ckenbildung beeinflussen e Zudem l sst sich die Br ckenbildung nicht aus einfach bestimmbaren Kenngr en wie z B der Sch ttdichte oder dem Sch ttwinkel absch tzen Zu diesen genannten Problemen soll diese Arbeit einen L sungsansatz bieten 26 Zielsetzung 2 Zielsetzung Aufgrund der in Kapitel 1 erw hnten Untersuchungen ist bekannt dass viele Parameter einen Einfluss auf die Flie eigenschaften und folglich
142. eschriebenen Sch ttwinkelbestimmung erfolgte eine Bestimmung der Sch ttdichte von der auch erwartet wurde dass sie einen Informationsgehalt zur Erkl rung der Br ckenbildung besitzt Die Bestimmung wurde gem DIN EN 15103 30 durchgef hrt Laut Norm wurde zuerst das Volumen eines 50 I Sch ttdichtebeh lters bestimmt indem der Be h lter auf einer Waage vollst ndig mit 10 bis 20 C warmen Wasser gef llt und gewogen wurde Unter Vernachl ssigung des Einflusses der Temperatur auf die Wasserdichte wurde anhand der bestimmten Masse und der Dichte von Wasser 1 kg dm das genaue Volumen siehe Nettovolu men n Formel 14 des Beh lters berechnet Im Anschluss daran wurde eine ca 60 1 umfassende Brennstoffteilprobe aus ca 200 bis 300 mm H he in den Sch ttdichtebeh lter gesch ttet 30 bis sich in dem vollst ndig gef llten Beh lter 72 Material und Methoden ein Kegel mit der maximal m glichen H he gebildet hat Eine anschlie end ausgef hrte Sto wir kung der Beh lter mitsamt Inhalt musste drei Mal aus einer H he von 150 mm auf eine Holzplat te fallen gelassen werden erm glichte das Setzen des Probenmaterials und f hrte zu reproduzier bareren Messwerten 4 55 Der dadurch entstandene Freiraum wurde vollst ndig mit Probenma terial aufgef llt bis wiederum ein Kegel entstand Dieser Kegel und weiteres bersch ssiges Ma terial wurde mit Hilfe eines Kantholzes vorsichtig abgestrichen Der randvoll gef llte Beh lte
143. essionsglei chung nicht mehr exakt bzw eindeutig gesch tzt werden 6 Ein gewisser Grad an Kollinearit t st jedoch bei empirisch bestimmten Daten immer vorhanden Diese muss sich nicht zwangsl ufig negat v auf das Modell auswirken denn die Methode der kleinsten Quadrate liefert bei einer Kollinearit t immer noch sogenannte BLUE Sch tzer BLUE steht dabei f r Best Linear Unbiased Estimators und bedeutet dass diese Sch tzer erwartungstreu Material und Methoden 111 sind und zudem die kleinstm gliche Varianz aufweisen Zu beachten ist aber dass bei zunehmen der Multi Kollinearit t die Regressionskoeffizienten falsch gesch tzt werden Folglich sollte eine zu hohe Multikollinearit t vermieden werden Die Bestimmung einer Multikollinearit t konnte mittels mehrerer Tests erfolgen Zum einen konnte sie anhand einer Korrelationsmatrix aufgedeckt werden wobei alle unabh ngigen Variab len auf gegenseitige Anh ngigkeit Korrelationsanalyse gepr ft und in einer Tabelle oder Matrix gegentibergestellt wurden Hohe Korrelationswerte d h Korrelationskoeffizienten nahe 1 wiesen auf eine paarweise Abh ngigkeit hin Das Problem einer Korrelationsmatrix ist dass sie nur eine Korrelation zwischen zwei Variablen wiedergibt jedoch keine Korrelation zwischen mehreren Variablen anzeigen kann Aufgrund dieses Problems wurde in dieser Arbeit die Multikollinearitat anhand der sogenannten Toleranz bestimmt bzw berechnet Die Berechnung der Tole
144. estimmung des K rpers finden die folgenden Bestimmungsverfahren Anwendung 4 54 e Auftriebsmessung Bestimmung des vom Pr fk rper verursachten Auftriebs e Fl ss gkeitsverdr ngung Volumenbestimmung der verdr ngten Fl ssigkeit e Feststoffverdrangung Volumenbestimmung des verdr ngten Pulvers sowie e Stereometrie Volumenberechnung anhand der Partikelabmessungen Die letztgenannte Volumenbestimmung mittels Stereometrie soll gem DIN 52182 19 bei re gelm igen K rpern und die Verdr ngungsverfahren bei unregelm igen K rpern angewendet werden Die jeweiligen Vor und Nachteile der aufgelisteten Volumenbestimmungsmethoden sind von B hm 4 ausf hrlich dargestellt worden weshalb an dieser Stelle nicht weiter darauf einge gangen wird Dies begr ndet sich auch darin dass in dieser Arbeit nicht die Rohdichte sondern die in der Praxis als Dichtekenngr e genutzte Sch ttdichte verwendet wird Zudem besitzt die Sch ttdichte eine gr ere Relevanz f r die Sch ttguteigenschaften Die Definition und Bestim mung der Sch ttdichte werden im Folgenden genauer dargestellt 3 1 1 2 Sch ttdichte Die Sch ttdichte ist eine wichtige Kenngr e welche sowohl die Absch tzung von Lager und Transportkapazi t ten 30 als auch die Konstruktion von Brennr umen F rder und Dosier einrichtungen beeinflusst 4 Des Weiteren ist die Sch ttdichte ein wichtiger Parameter bei der volumenbezogenen Brennstofflieferung denn a
145. et wer den welche Kenngr en f r die Partikelzusammensetzung einer Probe oder Lageparameter jewei liger Partikelgr en Summenverteilungen darstellen Diese Messgr en werden im Folgenden erkl rt und die jeweilige Berechnung dargestellt Material und Methoden 85 Mittlere Partikelgr e Zur Bildung der mittleren Partikelgr e auch mittlere Korngr e genannt tragen alle n der Pro be vorkommenden Partikel bzw deren Partikelgr en gem ihrem prozentualen Anteil an der Gesamtprobe be Berechnet wird die mittlere Korngr e durch Aufsummierung der Produkte aus der mittleren Gr enklasse und dem prozentualen Anteil der Partikel in der jeweiligen Gr en klasse Aufgrund dieser Gewichtung der gemittelten Gr enklasse wird die mittlere Partikelgr e auch als ar thmetischer Mittelwert der Teilchengr e bezeichnet 4 Die Berechnung der mittleren Partikelgr e erfolgte anhand von Formel 21 nach 4 ge ndert n Xi x X gt l 1 1 x V 21 2 i 1 Dabei ist X die mittlere fl chengewichtete Partikelgr e in mm X die untere Gr enklassenbegrenzung in mm Xi die obere Gr enklassenbegrenzung in mm V der prozentuale Anteil der jeweiligen Gr enklasse in Quantile Q Wie bereits erw hnt basieren die abgeleiteten Messgr en u a auf den Verteilungssummenkur ven der Partikel Anhand dieser vorliegenden Verteilungssummenkurven k nnen bestimmte La geparameter ermittelt werden we
146. ewollt werden Durch dieses Pelletieren bzw Brikettieren verbessert sich aufgrund der Ver nde rung von Partikelform bzw Partikelgr enverteilung beispielsweise das Flie verhalten des Sch ttguts 103 Wie die Partikelform definiert und gemessen wird ist im Folgenden genauer dargestellt F r die Beurteilung der Kornform gibt es nach Stie 111 eine Vielzahl von Versuchen zur Fest legung von Ma zahlen zur Charakterisierung der Partikel oder Kornform Die meisten existie renden Definitionen lassen sich dabei auf ein Verh ltnis zweier Teilchenabmessungen die unab h ngig voneinander an einem Teilchen ermittelt werden zur ckf hren F r feine Sch ttg ter sind gem Stie 111 die Formfaktoren entspricht dem Verh ltnis zweier unabh ngig voneinander gemessener Gr en Sph rizit t nach Wadell Ywa Heywoodfaktor f und Formfaktor g eingef hrt worden Die Sph rizit t nach Wadell stellt dabei das Verh ltnis von Oberfl che einer volumengleichen Kugel zur tats chlichen Oberfl che dar Formel 4 und der Heywoodfaktor f das Verh ltnis aus der gemessenen spezifischen Oberfl che und der spezifi schen Oberfl che einer Kugel mit einem quivalentdurchmesser Formel 5 Ist der quivalent durchmesser gleich dem der volumengleichen Kugel dann ergibt sich f r den Heywoodfaktor f der Kehrwert der Sph rizit t Die Norm DIN 66141 18 definiert unter diesem Gesichtspunkt den Kornformfaktor Formel 6 als reziproken Wert
147. fnungsweite kritischer zu betrachten als welche von rieself higen Brennstoffen 5 1 8 Wiederholbarkeit Neben dem Gesichtspunkt Aussagen ber die Vergleichbarkeit der direkten Bestimmung der Br ckenbildung zu gewinnen war ein weiteres Ziel des Ringversuches und der Datenerhebung 128 Ergebnisse und Diskussion Aussagen tiber die Wiederholbarkeit der Versuche zu erhalten Um dies zu beantworten wurde von den zehn Wiederholungsmessungen eines Brennstoffes bei Pellets und Getreide nur f nf der Variationskoeffizient berechnet Diese Ergebnisse welche nach dem Variationskoeffizienten am Messpunkt 100 Briickeneinsturz sortiert sind sind in Tabelle 9 dargestellt Tabelle 9 Variationskoeffizienten der Messungen mit verschiedenen europdischen Brenn stoffen berechnet an den jeweiligen Messpunkten Messpunkt Messpunkt Messpunkt Erster gt 50 100 Brennstoff Anzahl Br ckeneinsturz Briickeneinsturz Br ckeneinsturz Holzpellets XL 1 3 9 4 2 5 4 Gras geh ckselt 1 13 9 9 8 5 9 Miscanthus geh ckselt 1 10 4 9 5 6 1 Wei den ste gehackt l 4 1 4 1 6 3 Hanfsch ben 1 20 2 10 5 7 2 Gras nicht geh ckselt l 11 9 11 2 7 3 Holzpellets 7 6 3 6 8 7 1 Getreidek rner 2 9 1 9 1 9 1 Rinde n cht geh ckselt 1 11 7 11 6 9 8 Bambus geh ckselt 1 8 6 18 6 11 4 Schredderholz 6 15 6 13 5 12 2 Rinde geh ckselt A 13 3 12 1 12 4 Hobelsp ne 5 99 12 3 13 4 Hackschnitz
148. folgende Zusammenh nge zwi schen Brennstoff und Br ckenbildung festgestellt werden Die Br ckenbildung wird durch e den Anteil an langen d nnen Partikeln e dem L ngen Durchmesser Verh ltnis der Partikel und e der Partikell nge beeinflusst Abschlie end k nnen die Ergebnisse zur direkten Bestimmung der Br ckenbildung wie folgt zu sammengefasst werden Die Br ckenbildung wird gem Mattsson 82 84 85 und Daugbjerg Jensen 15 beeinflusst durch e die Art des Brennstoffes d h handelt es sich beispielsweise um Miscanthus oder Holz hackschnitzel e die F llh he im Br ckenbildungstestger t e den Wassergehalt des Brennstoffes e den Anteil an langen d nnen Partikeln e dem L ngen Durchmesser Verh ltnis der Partikel und e der Partikell nge Die dargestellten Arbeiten von Mattsson und Daugbjerg Jensen stellen somit einen ersten interes santen Untersuchungsansatz dar die Br ckenbildung direkt zu bestimmen Jedoch beinhalten diese Arbeiten einige Schwachpunkte die im Folgenden genauer dargestellt werden und M glich keiten zur Optimierung bieten e Wie in Abbildung 17 dargestellt weisen die Walzen einen gro en Durchmesser auf da im Walzeninneren der Elektromotor installiert wurde Der gro e Durchmesser stellt jedoch bei der Bestimmung der ffnungsweite v a von gut rieself higem Brennstoff z B Ge treide einen Nachteil dar Aufgrund der sehr geringen ffnungsweite dieser Brennstoffe kann n
149. g links und eines dynamischen Bildanalyseverfahrens zur Bestimmung der Korngr envertei lung 4 Die Bestimmung der Korngr enverteilung welche im Folgenden genauer dargestellt ist wird mittels Siebung gem DIN prCEN TS 15149 Teil 1 bis 3 37 38 35 durchgef hrt Bei der Bestimmung mit dem Plansiebverfahren gem DIN prCEN TS 15149 1 37 wird eine Brenn stoffprobe von mindestens 8 bzw 41 durch bereinander angeordnete horizontale Siebe sortiert 38 Stand des Wissens Dabei passieren die Teilchen die Siebl6cher in abnehmender Folge der Sieblochweite der jewei ligen Siebe Im Anschluss an die Siebung werden die einzelnen Siebfraktionen gewogen und die Korngr enverteilung ergibt sich aus den Massenanteilen der jeweiligen Siebfraktionen F r die Pr fung von Korngr enverteilungen gem der europ ischen Brennstoffspezifikationen und klassen bzw anforderungen siehe DIN EN 14961 1 41 sind Siebe mit Rundlochsiebweiten von mm 3 15 mm 8 mm 16 mm 31 5 mm 45 mm und 63 mm vgl DIN prCEN TS 15149 1 37 ISO 3310 2 66 zu verwenden Der Nachteil dieses horizontalen Siebverfahrens besteht jedoch darin dass die Auftrennung in die einzelnen Korngr enbereiche gr tenteils nach der Teilchenbreite und weniger nach der Teilchenl nge erfolgt 73 Aus diesem Grund finden sich oft Partikel mit einem hohen L ngen Durchmesser Verh ltnis in Siebklassen wieder die nicht der wahren Siebweite entsprechen was zu ei
150. ge mein akzeptierte Qualit tskriterien festgelegt welche Produzenten H ndlern Lieferanten Anla genherstellern und Nutzern biogener Festbrennstoffe gleicherma en dienen 51 Beispielsweise erleichtert die Vergleichbarkeit von Qualit tsmerkmalen den Handel und die Verbreitung von Brennstoffen Zus tzlich geh rt zur Definition normierter Brennstoffeigenschaften auch eine 24 Einleitung und Problemstellung standardisierte Merkmalsbestimmung nach genau beschriebenen Pr fmethoden Dazu fordert die Praxis zuverl ssige vergleichbare und zeitsparende Bestimmungsmethoden wobei eine gro e Variabilit t der Brennstoffbasis zu ber cksichtigen ist Aufgrund dieser von der Praxis geforder ten Normen wurden bereits 2004 m Anschluss an das europ ische Forschungsprojekt BioNorm 74 beispielsweise EU Normen zur Bestimmung der Schiittdichte oder des Abrieb verhaltens von Pellets erarbeitet Jedoch zeigten Trends und Entwicklungen aus der Industrie dass weitere Normen n tig sind bzw alte Normen berarbeitet und aktualisiert werden m ssen Aus diesem Grund wurde im Jahr 2007 das europ ische Forschungsprojekt Pre normative research on solid biofuels for improved European standards kurz BioNorm2 17 begonnen Ziele dieses Projektes waren die Normierung im Bereich der biogenen Festbrennstoffe weiter voranzutreiben und zudem derzeit noch fehlende Normen zu erarbeiten und diese zu europ ischen Normungsvor schriften umzusetzen S
151. geh ckselt PE Pellets RRF Ringversuchsbrennstoff Feinhackgut RRG Ringversuchsbrennstoff Grobhackgut HF Schredderholz GR Gras GE Getreide Tabelle 22 Ergebnisse der TFZ Brennstoffe Teil II Brenn Bene BETT Ti ee DIA E d ad Ke on r Mak RA stoff 1 woe ars dies IP thee oe len n a a a RR 9 Kenngr e 130 1 1 3 4 0 3 A A Ge 2136 2169 231 19451 855 8 8558 13801 2902 78 1 66 RRE 2 88 nm ns Bo 51 9 kom 2130 2136 M D M L R cm 1 1 1 9 304 wal sal 360 268 sia 6 4 50 6 0 7 O ni F RRF RF G 8 8 8 5 1 5 1 5 o 30 32 ar BEE u 9 3 7 3 6 0 3 8 3 9 a 4 4 4 5 cm ps asf 15 30 30 32 o o o o l a e aaf 23 40 38 3 9 al sa as D 5 O mm 68 K aa T o o6 o6 0 o osl og ona 24 os og os og S 26 8 Q mm Q mm mm 64 200 296 7 mal naj 701 69 1002 708 mm us 40 noj mal al ol os ml 36 M Wassergehalt Djs Sch ttdichte bezogen auf 15 Wassergehalt MP mittlere Partikelgr e KFF Kornformfaktor LD L ngen Durchmesser Verh ltnis RAU Rauigkeit OW1 ff nungsweite am Messpunkt Erster Br ckeneinsturz OW50 Offnungsweite am Messpunkt gt 50 Br ckeneinsturz OW100 ffnungsweite am Messpunkt 100 Br ckeneinsturz SW Sch ttwinkel Q Quartil 1 Q3 Quartil 3 Qo Quantil 0 9 IQA Interquartilsabstand SSP S gesp ne HS Hobelsp ne PB
152. gemessenen Sch ttwinkel von 26 8 bis 50 Diese Spanne konnte auch schon von Mattsson festgestellt werden In seinen Arbei ten var ert der Sch ttwinkel zwischen 25 und 55 Des Weiteren stellte Mattsson fest dass der Sch ttwinkel vom Wassergehalt beeinflusst wird 82 Anhand einer Korrelationsanalyse zwi schen dem Wassergehalt und dem Sch ttwinkel konnte dies jedoch n dieser Arbeit nicht best tigt werden denn das Bestimmtheitsma f r die Regressionsgerade betr gt nur 0 24 Abbildung 68 Im Gegensatz dazu hat es den Anschein dass wie in Abbildung 67 dargestellt der Sch ttwin kel mit der ffnungsweite und somit mit der Br ckenbildungsneigung des Brennstoffes mehr korreliert Folglich wurde eine Korrelationsanalyse durchgef hrt deren Ergebnis in Abbildung 69 dargestellt st 132 Ergebnisse und Diskussion 60 y 0 1438x 35 155 R 0 239 AO g lt 30 5 cc A 20 10 0 10 20 30 40 50 70 Wassergehalt Abbildung 68 Korrelation zwischen Wassergehalt und Sch ttwinkel y 0 1329x 34 963 AO R 0 417 Sch ttwinkel 09 O 0 20 40 60 80 cm 120 ffnungsweite OW100 Abbildung 69 Korrelation zwischen ffnungsweite OW100 und Sch ttwinkel Wie in Abbildung 69 erkennbar besteht nur ein geringer Zusammenhang zwischen Sch ttwinkel und ffnungsweite was durch das BestimmtheitsmaB von 0 42 verdeutlicht wird Somit kann Ergebnisse und Diskussion 133 daraus geschlossen werden
153. gen Durchmesser Verh ltnis liefert somit einen Kennwert f r bzw ber die Partikelgestalt Sph rizit t Die Sph rizit t ist eine Ma zahl f r die Kugel hnlichkeit eines Partikels und charakterisiert die Rundheit der Projektionsfl che Die Definition bzw die Berechnung der Sph rizit t nach Wadell 111 lautet Formel 17 Oberfl che der volumengleichen Kugel 17 Wa u a en ee m age een ar nom Iren ee ne mr tats chlich gemessene Oberfl che Mit der verwendeten Zeilenkamera ist es jedoch nicht m glich dreidimensionale Analysen durch zuf hren Aufgrund dessen muss die Gleichung an die zweidimensionale Messung adaptiert wer den Somit lautet die adaptierte Definition Umfang des fl chengleichen Kreises 18 tats chlich gemessener Umfang Veranschaulicht wird Formel 18 n Abbildung 48 Das Partikel auf der linken Seite weist die glei che Projektionsfl che auf wie der Kreis auf der rechten Seite Die Sph rizit t wird folglich als Quotient des Umfanges des Kreises zum Umfang des Partikels berechnet y en U x Sph rizit t f U eer a Flachengleicher Kreis Partikelprojektion Abbildung 48 Berechnungsgrundlage der Sph rizit t Im Gegensatz zur gerade beschriebenen Sph rizit t berechnet die CPA Software nicht diese son dern den Kehrwert der Sph rizit t Die Berechnung dieses sogenannten Kornformfaktors vgl DIN 66141 18 vom CPA Hersteller f lschlicherweise als Sph rizit t bez
154. gut Trocknungsbox es are Pape i Fox i of he T _ hi ll sae ae Kuss Te ee ge R ZF ic TIDY ZZ zu Bedenungsschaler Abtall Behatier Scherzelle Grote 70 cm Scharzalle Gr a 140 em Abbildung 81 Technische Zeichnung der Jenike Scherzelle 108 Tabelle 21 Ergebnisse der TFZ Brennstoffe Teil I Brenn feet a stoff E E Eo a aes g PS se N vil eo 5 x ane A A E Jam meer T wf Tao nal nal al asl sl m sul ml 1a Ds cory TEAS as ol mol ao mel a usal nal nf sa ee BER YET oa ns no as 20 af 29 a mw 2 pau p of as of of as os of ul es as owi em mul tos Hal ao 92 WE as Mol 1 26 swo e al al al asl 47 350 as al aB 308 Qs mm sso 20 462 BI 432 rl 2266 1205 657 247 M Wassergehalt D Sch ttdichte bezogen auf 15 Wassergehalt MP mittlere Partikelgr e KFF Kornformfaktor LD L ngen Durchmesser Verh ltnis RAU Rauigkeit OW1 ff nungsweite am Messpunkt Erster Br ckeneinsturz OW50 Offnungsweite am Messpunkt gt 50 Br ckeneinsturz OW100 ffnungsweite am Messpunkt 100 Br ckeneinsturz SW Sch ttwinkel Q Quartil 1 Q3 Quartil 3 Qo Quantil 0 9 IQA Interquartilsabstand SSP S gesp ne HS Hobelsp ne PB Praxisbrennstoff Hackschnitzel MS Miscanthus HSC Hack schnitzel R_NG Rinde nicht geh ckselt R_G Rinde
155. hale eingewogen und im Trockenschrank getrocknet Bei Probenmaterial mit sehr geringer Rohdichte wie beispielsweise Miscanthus konnten lediglich zwischen 100 g und 200 g Probenmaterial eingewogen werden Die Trocknungstemperatur betrug normkonforme 105 2 C wodurch haupts chlich das Was ser verdampfen sollte Ein m glicher Verlust an sonstigen fl chtigen Bestandteilen und der daraus resultierende Messfehler sollte somit verhindert werden Nach einer Trocknungsdauer von min destens 24 h wurde die Probe aus dem Trockenschrank entnommen und sofort gewogen um einen Material und Methoden 73 hygroskopischen Effekt der getrockneten und hei en Probe zu minimieren Der Wassergehalt wurde anschlie end mit Formel 15 28 berechnet Mar mz m3 x 100 15 m m Ma der Wassergehalt im Brennstoff im Lieferzustand in m die Masse der leeren Alu Schale in g m die Masse der Alu Schale mit Probe vor dem Trocknen in g m3 die Masse der Alu Schale mit Probe nach dem Trocknen in g ist Die Wassergehaltsbestimmung wurde mit drei Teilproben von jedem Brennstoff durchgef hrt wobei der endgiiltig angegebene Wassergehalt das arithmetische Mittel dieser drei Bestimmungen darstellt und auf 0 1 genau berechnet wurde 4 6 Versuchsprogramm Die oben genannten Mess bzw Kenngr en d h ffnungsweite Sch ttwinkel Sch ttdichte und Wassergehalt sollten im Rahmen eines europ ischen Versuchsprogrammes von unterschied lichen B
156. hand der oben beschriebenen kleinsten Quadrate Methode Wie in dieser Syntax erkennbar Material und Methoden 95 konnten verschiedene Optionen eingegeben werden welche u a die Vorgehensweise zur Aus wahl der beteiligten bzw genutzten Regressanden d h der unabh ngigen Variablen vorgibt Die einfachste Vorgehensweise stellt der Options Befehl NONE dar Bei dieser Anweisung erfolgt keine Selektion der unabh ngigen Variablen Somit enthielt die berechnete Regressionsfunktion alle angegebenen Gr en egal ob diese einerseits sinnvoll oder andererseits s gn f kant waren vgl Kapitel 4 8 1 3 Aus diesen Gr nden wurde die Berechnung der Regressionsfunktion mittels Selektionsverfahren durchgef hrt wozu die folgenden Befehls Anweisungen zur Verf gung stan den BACKWARD FORWARD STEPWISE MAXR MINR RSQUARE und ADJRSQ Bei diesen Verfahren wurde gem eines Auswahlkriteriums entschieden ob eine in der MODEL Anweisung eingegebene unabh ngige Variable in der Regressionsfunktion genutzt wird oder ob diese aus der Regressionsfunktion entfernt wird Im Folgenden werden die Anweisungen und de ren Auswahlkriterium genauer erkl rt Bei dem Verfahren BACKWARD erfolgte ein R ckw rts Entfernen der einzelnen Variablen Die erste Berechnung der Regressionsfunktion f hrte die Software mit allen angegeben d h ma nuell eingetippten Variablen durch worauf anschlie end die aussage rmste aus Regressionsglei chung entfernt wurde Die
157. heitsma e deutlich R 0 794 und R a 0 766 Des Weiteren weist das Modell in welches die Kenngr en Kornformfaktor mittlere Partikelgr e L ngen Durchmesser Verh ltnis Sch ttdichte und Wassergehalt eingehen einen mittleren absoluten Fehler von 89 4 auf Wenn die negativ gesch tzten Werte auf den Wert O0 festgelegt werden reduziert sich der mittlere absolute Fehler auf 79 5 Diese Fehlerwerte weisen einen gro en Unterschied zum Fehler der direkten Bestimmung der Br ckenbildung 16 8 auf jedoch bietet dieses Modell aufgrund der hohen Variabilit t der Brennstoffe dennoch eine gute Absch tzung der Br ckenbil dung aller Brennstoffe Bei der Sensitivit tsanalyse mit diesem Modell wurde gezeigt dass bei einer Erh hung des Korn formfaktors die Br ckenbildungsneigung am st rksten zunimmt gefolgt von den Messgr en mittlere Partikelgr e Wassergehalt und L ngen Durchmesser Verh ltnis Im Gegensatz dazu f hrt eine Erh hung der Sch ttdichte zu einer Verringerung der Br ckenbildungsneigung der Brennstoffe Zusammenfassung 155 Abschlie end kann f r die Modellrechnungen festgehalten werden dass die Sch tzmodelle eine hohe Aussagekraft erreichen Eine Erweiterung des Datenumfanges w rde wahrscheinlich zu ei ner Verbesserung der Modelle f hren Als abschlie endes Fazit dieser Arbeit kann folgendes festgehalten werden e Mit dem entwickelten Testger t und der ausgearbeiteten Pr fvorschrift kann
158. hen bedanken Bei Herrn Univ Prof Dr Ing Karl Sommer i R m chte ich mich f r die bernahme des Zweitpr fers bedanken sowie bei Herrn Prof Dr Volker Sieber f r die bernahme des Pr fungs vorsitzes Speziell bedanken m chte ich mich bei Herrn Dr Hans Hartmann Sachgebietsleiter Biogene Festbrennstoffe am Technologie und F rderzentrum TFZ dessen unerm dlicher Einsatz bei der berpr fung meiner T tigkeiten der fachlichen Betreuung den zahlreichen Gespr chen bzw dem Informationsaustausch der Korrektur meiner Arbeit und dessen wissenschaftliches Know how im Bereich Energie aus Biomasse wesentlich zum Gelingen dieser Arbeit beitrugen Bedanken m chte ich mich auch bei allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Technologie und F rderzentrums TFZ in Straubing Die vorherrschende Arbeitsatmosph re hat sich positiv auf das Gelingen ausgewirkt Zudem standen mir bei der Versuchsdurchf hrung Herr Rainer Dadlhuber Herr Sebastian Kirner Herr Jakob Meyer Frau Andrea M ller Frau Sonja Plankl Frau Katja Schreiber und Herr Stephan Winter tatkr ftig zur Seite F r die technischen Hilfestel lungen und die zahlreichen Umbauten m chte ich Herrn Thomas Kie linger Herrn Peter Turowski und Herrn Stephan Winter danken Bei Frau Michaela Scherle und Frau Petra Sieders beck m chte ich mich herzlich f r das Korrekturlesen bedanken Weiterhin m chte ich mich bei Frau Conny Oberhauser Statistisches Beratungslabor LMU M n
159. hen werden konnten denn Je gr er das Konfidenzintervall desto unzuverl ssiger die Regressionskoeffizienten Als weiterer Hinweis auf diese Unzuverl s s gkeit kann laut Backhaus 3 der Vorzeichenwechsel innerhalb eines Konfidenzintervalls gewer tet werden 106 Material und Methoden Beta Werte Um einzelne Regressionskoeffizienten in einem Modell miteinander vergleichen zu k nnen m s sen diese standardisiert werden Diese Standardisierung kann anhand der Beta Werte der Regres sionskoeffizienten erfolgen und mittels Formel 50 6 berechnet werden x Sy j y mit b Beta Wert des j ten Regressionskoeffizienten b J ter Regressionskoeffizient Sxi Standardabweichung von X Var X Sy Standardabweichung von Y In dieser Arbeit wurden die Beta Werte nicht weiter verwendet da zur Untersuchung des Einflus ses einer unabh ngigen Variablen eine Sensitivit tsanalyse durchgef hrt wurde Diese wird in Kapitel 4 8 2 genauer erkl rt Im Anschluss an die oben beschriebenen und durchgef hrten Pr fungen der Regressionsfunktion und der Regressionskoeffizienten erfolgte eine weitere Pr fung der Modelle Durch diese Pr fung sollte getestet werden ob die ausgew hlten Modelle die Grundvoraussetzungen d h die Pr mis sen der Regressionsanalyse grunds tzlich erf llt haben Diese berpr fung wird im folgenden Kapitel genauer beschrieben 4 8 1 5 Pr fung der Modellpr missen Wurde gem den Kapiteln 4 8 1 1 bis 4 8 1 4 ein
160. hgewiesen werden Folglich k nnen diese dem europ ischen Normungskomitee CEN TC 335 als Arbeitsgrundlage f r eine europaweite Norm vorgeschlagen werden Obwohl das erarbeitete Testverfahren einerseits einen hohen Probenmaterial und ande rerseits einen hohen Personalaufwand erfordert stellt es das derzeit einzig verf gbare und zudem reproduzierbare Testverfahren dar Zudem wird durch das Verfahren die in der Praxis vorhandene bzw genutzte Lagertechnik nachgebildet wodurch das Verfahren eine hohe Praxisrelevanz bietet Ein m glicher zuk nftiger Untersuchungsansatz k nnte darin bestehen das Testverfahren auf keilf rmige Trichter zu adaptieren Des Weiteren sollte mit Firmen welche sich mit dem Ph no men der Br ckenbildung besch ftigen bzw die Probleme damit haben ein Erfahrungsaustausch erfolgen Somit k nnten insbesondere die n der Praxis als problematisch bekannten Brennstoffe genauer untersucht werden Folglich k nnte die Praxistauglichkeit des Verfahrens weiter gestei gert werden Ansonsten wird das erarbeitete Testverfahren aufgrund des genannten hohen Auf wandes wohl vorrangig f r Forschungszwecke verwendet werden Im Gegensatz zum erfolgreich erproben und gepr ften Verfahren der direkten Bestimmung der Br ckenbildung konnte der einfach und wiederholbar zu bestimmende Sch ttwinkel die Br ckenbildung nicht erkl ren Somit konnte diese Hypothese der Zielstellung nicht best tigt werden Zuk nftig bieten jedoch di
161. hlie end genauer betrachtet werden o t Test e Konfidenzintervall e Beta Werte e Sensitivit tsanalyse siehe Kapitel 4 8 2 t Test Der t Test ist wie der F Test ein statistischer Auswertetest Die Durchf hrung gleicht jener des F Tests wobei der t Statistik folgende Formel 47 3 zu Grunde liegt AZ 47 Spj Cemp mit temp empirischer t Wert f r jeden j ten Regressor b wahre Regressionskoeffizienten unbekannt pi Regressionskoeffizienten des j ten Regressors Sb Standardfehler der Regressionskoeffizienten bj Wie beim F Test erfolgt bei einem t Test eine berpr fung der Nullhypothese Ho 0 wo durch s ch Formel 47 zu Formel 48 3 vereinfachen l sst Material und Methoden 105 eee 48 emp Sp j Aufgrund der automatischen Berechnung der empirischen t Werte femp durch die Software konnte folgende Pr fung erfolgen Anhand der Vorgabe des Signifikanzniveaus von U 5 Vertrauenswahrscheinlichkeit 95 konnte der empirisch bestimmte t Wert temp mit dem ta bellarischen t Wert tab verglichen werden Dabei war darauf zu achten dass als femp der absolute Wert Betrag verwendet wurde da dieser auch negative Werte annehmen konnte Mit dem Ver gleich von femp ZU fap Konnten folgende Entscheidungen getroffen werden temp gt Trab die Nullhypothese wurde abgelehnt gt signifikanter Einfluss des Regressionskoef fizienten temp S Trab Ho konnte nicht verworfen werden gt kein Einfluss des R
162. hniker welcher mit dem Gabelstap ler Kippcontainer zuvor den Sch ttgutcontainer bef llte durchgef hrt Dieser positionierte sich entweder neben der Handkurbel des Br ckenbildungstestger tes oder bei Verwendung eines Elektromotors vor der Messeinrichtung Mit einer Geschwindigkeit von 15 Umdrehungen pro Minute entsprechen bei der verwendeten Gewindespindel 180 mm min wurde der Boden mittels Handkurbel oder Elektromotor siehe Kapitel 4 2 5 gleichm ig ge ffnet wodurch der Brenn stoff durch den ffnungsschacht in den Kippcontainer rieselte Das ffnen der Bodenplatten wurde erst gestoppt als sich auf der Oberfl che des nivellierten Brennstoffes eine Delle ausbildete sichtbar f r den auf der Plattform befindlichen Versuchstechniker Nach der Best tigung des 62 Material und Methoden zweiten Versuchstechnikers dass fiir mindestens 10 Sekunden kein Brennstoff mehr durch den Offnungsschacht in den Kippcontainer rieselte wurde der Offnungsvorgang fortgesetzt Erneut gestoppt wurde entweder bei erkennbarem Nachsacken des Brennstoffes oder beim Einsturz der Brennstoffbr cke d h wenn von der Plattform aus in den Kippcontainer gesehen werden konnte In Abbildung 30 s nd zwei Auspr gungen eines solchen Einsturzes abgebildet wobei der linke eine krater hnliche Form und der rechte eine Dolinen bzw Schachtform aufweist Abbildung 30 Erster Br ckeneinsturz bei Hackschnitzel links und S gesp ne rechts Der Absta
163. hnung Br ckenbildungstestger t Seitenansicht II li W 2000 Podest Leiter bauseits OSB Platten t 22 600 Kettentrieb see a a L Abbildung 77 Technische Zeichnung Br ckenbildungstestger t Draufsicht 1369 898 880 1338 1570 Abbildung 78 Technische Zeichnung Kippcontainer Seitenansicht Abbildung 79 Technische Zeichnung Kippcontainer R ckansicht Verriegelung Uberkasten komplexe Ausf hrung Aufnohnelaschen f r Stoplerzinken Anordnung symetrisch berkosten HxExT 1200x1700x1000rm Au enmo e Zugfeder D Bohr ung zur Aufnohne er verriegelungswelle Abdeckhoube berkasten Schutzobdeckung f r Verriegelungswellen ij Ferrie gelungpelen ongeschwei t Day a E einfoche Gleitlogerbuchser pro Welle Oberkostenunter seite cichernier Ausf hrung Unterstellkasten HxBxT 350x1700x1000mm Schornier wohlweise Winkel von au en droufgesetzt geschraubt O zur Positionierung des Fallt re 2 St UCk je geschwei t ee A Oberkostens zwischen Follt r un oberkosten Okerkostenunterseite E T 1700 500mm Beochte Kontenschutz Ver riegelungszapfen T ongeschwei t Konte Wichtig Pur unloufenden Kontenschutz CY ea a ee ee eee Follt rgitter angeschwei t inol mn hoch sa Moe sh Follt r Rohr stuck e 200mm Longe 250mm Moschengr e mox 15mm Alle Winkeleisen 30x30x6mm Abbildung 80 Technische Zeichnung der Schiitt
164. hren bisher noch nicht untersuchte Partikel form Parameter wie beispielsweise den Kornformfaktor Von diesen neuen Parametern wird vermutet dass sie in besonderer Weise geeignet sind die Br ckenbildung zu beschreiben Auch Zielsetzung 27 hier ist es somit das Ziel die aufw ndige direkte Bestimmung durch ein einfacheres Alternativ Verfahren zu ersetzen Ein weiteres Ziel dieser Arbeit stellt die Entwicklung eines mathematischen Rechenmodells dar mit dem die Br ckenbildungsneigung der biogenen Festbrennstoffe anhand der physikalischen stofflichen und mechanischen Eigenschaften abgesch tzt bzw erkl rt werden kann Mit dem ma thematischen Rechenmodell welches auf einer Regressionsanalyse basiert Abbildung 3 erfolgt eine qualitative Best tigung welche Wirksamkeit eine Einflussgr e auf die Br ckenbildungsnei gung besitzt Im Anschluss an die Entwicklung eines aussagekr ftigen Modells wird im letzten Schritt dieser Arbeit eine Sensitivit tsanalyse durchgef hrt Anhand dieser Sensitivit tsanalyse erfolgt eine quantitative Gewichtung der Einflussgr en auf die Br ckenbildungsneigung der Brennstoffe Des Weiteren soll durch die Sensitivit tsanalyse die M glichkeit er ffnet werden Optimierungs vorschl ge bez glich der Messmethodik bzw vorgehensweise treffen zu k nnen oder durch ver fahrenstechnische Empfehlungen f r die Brennstoffherstellung die Br ckenbildungsneigung schon vor der Einlagerung verringern zu
165. icht ausgeschlossen werden dass die ffnungsweite durch die gro en Abrundun gen verursacht wurde und keinen brennstoffspezifischen Wert darstellt Stand des Wissens 51 Die Messgenauigkeit von 1 cm ist sehr ungenau und bietet somit ein hohes Potenzial f r Messfehler Ein weiterer Nachtteil des bestehenden Br ckenbildungstestger tes stellen die beiden Gummimatten dar Diese werden durch das Sch ttgut belastet und h ngen in Folge der Belastung bzw der Sch ttgutmasse durch Somit kann nicht ausgeschlossen werden dass durch dieses Durchh ngen im Sch ttgut Kr fte auftretenden welche die ffnungsweite beeinflussen Somit besteht die M glichkeit dass die ffnungsweite nicht mehr durch die physikalisch mechanischen Eigenschaften bestimmt wird Zudem treten be unterschiedli chen Brennstoffen verschieden gro e Kr fte auf was wom glich zu einer verringerten Wiederholbarkeit der Ergebnisse f hrt Die zur Bestimmung der Korngr enverteilung angewandte Siebanalyse stellt zwar das derzeitige Norm Verfahren DIN prCEN TS 15149 Teil 1 37 dar jedoch stellen B hm 4 und Hartmann 54 in ihren Arbeiten die Nachteile der Siebanalyse dar und verweisen auf die Vorteile einer Einzelpartikelmessung mittels photo optischer Partikelanalyse vgl Kapitel 3 1 4 Des Weiteren st eine Bestimmung der Kornform Parameter wie z B Kornformfaktor ist nicht mittels Siebanalyse sondern nur mittels photo optischer Bildanalyse m glich 52 Mate
166. ie wichtigste Einflussgr e auf die Br ckenbildung dar stellt Modell f r alle Brennstoffe Somit kann festgestellt werden dass durch eine bessere Zer kleinerung der Hackschnitzel bzw des biogenen Brennstoffes eine Verringerung des Kornform faktors und des L ngen Durchmesser Verh ltnisses erreicht werden kann was zu einer Verringe rung der Br ckenbildungsneigung f hrt Eine weitere wichtige Einflussgr e welche sich auf die Offnungsweite des Alle Brennstoffe Modells auswirkt ist die Sch ttdichte Im Gegensatz zu den bereits genannten Messgr en f hrt eine Erh hung der Sch ttdichte tendenziell nicht zu einer Erh hung sondern zu einer Verringe rung der ffnungsweite Festgestellt werden konnte dies v a bei Brennstoffen e mit einer sehr hohen Sch ttdichte wie beispielsweise Pellets und e mit einer sehr geringen Sch ttdichte wie beispielsweise Hobelsp ne Eine m gliche Erkl rung dieses Ph nomens k nnte die vorhandene Korrelation der Sch ttdichte mit dem Kornformfaktor darstellen Korrelationskoeffizient 0 44 Diese zeigt dass ein h herer Kornformfaktor tendenziell zu niedrigeren Sch ttdichten f hrt Abschlie end kann f r das Alle Brennstoffe Modell Folgendes festgehalten werden e Anhand der Messgr en Kornformfaktor mittlere Partikelgr e Wassergehalt L ngen Durchmesser Verh ltnis und Sch ttdichte kann die Br ckenbildung erkl rt und gesch tzt werden e Der Messparameter W
167. if L3 eB meter Ries Gs RE E KFF 1 51 1 73 2 09 2 67 2 19 RAU 0 68 0 56 0 58 0 87 0 90 LD 3 0 4 9 6 1 4 6 5 6 nn 21 5 67 0 67 3 18 0 18 1 31 5 42 8 mm N 14 1 21 8 59 7 18 4 6 5 28 1 38 8 mm Dis kg m3 214 195 302 153 773 209 306 oe 4 4 35 8 59 7 24 7 2 8 39 0 67 7 cm KFF Kornformfaktor RAU Rauigkeit LD L ngen Durchmesser Verh ltnis MP mittlere Partikelgr e IQA Interquartilsabstand D 5 Schiittdichte bezogen auf einen Wassergehalt von 15 OW100 ffnungs weite am Messpunkt 100 Br ckeneinsturz 134 Ergebnisse und Diskussion Die in Tabelle 13 dargestellten Ergebnisse weisen z T erhebliche Unterschiede bei den verschie denen Kenngr en auf So variiert beispielsweise der Interquartilsabstand von 6 5 mm bei Pellets bis zu 59 7 mm bei Schredderholz um fast das Zehnfache Im Gegensatz dazu liegen die Werte des Kornformfaktors n einem engen Wertebereich von 1 24 bis 3 29 hnliches kann bei der Messgr e Rauigkeit beobachtet werden bei der sich die Werte in einem Bereich von 0 56 bis 1 18 bewegen und sich somit um den Faktor zwei unterscheiden Tabelle 13 enth lt neben der Auswahl an Brennstoffen aus der europ ischen Datenerhebung auch die beiden Ringversuchsbrennstoffe Feinhackgut und Grobhackgut Da diese beiden Brennstoffe mit der Testapparatur f r die direkte Bestimmung der Br ckenbildung von Projektpartner zu Pro jektpartner verschickt wurden sollte anhand der Bildanalysemessungen herausgefunde
168. igher opening widths have to be interpreted in a more critical way having a higher uncertainty Additionally to the results gained within the round robin 15 measurements a European wide data evaluation of the bridging properties of further 70 solid biofuels was performed The deter mined opening width varied between 0 8 cm with grain kernels and 115 cm with hog fuel This result shows that the direct determination of the bridging properties provides a high selectivity Furthermore the ten and five for grain kernels and pellets measurements have a coefficient of variation of 5 4 for pellets and 20 for sawdust and the mean coefficient of variation of all measurements was 14 1 Consequently it can be assumed that the repeatability of the measure ments is good A conclusion of the direct determination of the bridging properties is that the suitability of the bridging test method for the determination of the flowing and bridging properties for solid biofu els is generally given The here described technical apparatus and the developed test procedure can therefore be recommended for European standardisation CEN TC 335 Additionally to the determined bridging tendency further fuel specific physical mechanical qual ity parameters were measured One of these parameters was the angle of repose which varied in this study between 26 8 for grain kernels and 50 0 for unchopped grass Compared to the direct determination of the opening width the
169. ildung 22 Prinzip der direkten Bestimmung der Br ckenbildung 4 2 1 Br ckenbildungstestger t Basierend auf den von Mattsson 82 durchgef hrten Untersuchungen siehe Kapitel 3 5 2 wurde f r die Bestimmung der Br ckenbildung ein geeignetes Testger t Abbildung 23 neu entwickelt Die Produktion dieser Neuentwicklung wurde bei der Firma Arthur Loibl GmbH Straubing in Auftrag gegeben Das entwickelte Br ckenbildungstestger t besteht haupts chlich aus einem Sch ttgutcontainer mit einer Grundfl che von 1 1 x 2 0 m 0 01 m und einer H he von 1 0 m 0 05 m welcher aus verfahrenstechnischen Gr nden auf einer Rahmenkonstruktion montiert wurde Wie die durchge f hrten Vorversuche mit der Jenike Scherzelle zeigten wirkt sich das Wandmaterial auf die Br ckenbildungseigenschaften aus Aus diesem Grund bestehen die Seitenw nde des Sch ttgutcon tainers aus im Fachhandel erh ltlichen 24 mm starken Siebdruckplatten wie sie in wirklichen Lagerm glichkeiten verwendet werden Nur im Rahmen einer Vorversuchsreihe wurde eine Sieb 56 Material und Methoden druckplattenseitenwand durch eine Acrylglasscheibe auch bekannt als Plexiglas bzw PMMA XT ersetzt Diese Acrylglasscheibe diente dazu Fotoaufnahmen von den gebildeten Briicken machen zu k nnen F r die weitere Versuchsdurchf hrung wurde diese wieder entfernt Eine weitere Besonderheit stellt der Boden des Sch ttgutcontainers dar Dieser kann gem dem in Abbildung 22 e
170. ilisiert anscheinend die Sch ttgutcontainerwand die Brenn stoffbr cke Dies kann anhand der Auswertungen der Datenerhebung und des Ringversuches be st tigt werden Tabelle 7 Tabelle 7 Wahrscheinlichkeit des Kontaktes der Brennstoffbr cke mit der Sch ttgutcontai nerwand Aufgrund einer m glichen berlagerung der Messpunkte Erster Br ckeneinsturz und gt 50 Br ckeneinsturz ergibt die Summe der Wahrschein lichkeiten nicht den Wert 100 Messpunkt Wahrscheinlichkeit des Wandkontaktes Nicht Bef llseite Bef llseite Erster Br ckeneinsturz 62 4 34 0 gt 50 Br ckeneinsturz 46 4 23 9 Wie in Tabelle 7 dargestellt besteht am Messpunkt Erster Br ckeneinsturz in ca 2 3 aller Mes sungen ein Kontakt zwischen Brennstoffbr cke und der Sch ttgutcontainerwand auf der Nicht Bef llseite und nur in etwa 1 3 aller Versuche einer zwischen Brennstoffbr cke und der Sch tt gutcontainerwand auf der Bef llseite Zu beachten ist hierbei dass der in Kapitel 4 2 4 be schriebene Sonderfall einer berlagerung aller drei Messpunkte auch eingeflossen ist d h die wahre Wahrscheinlichkeit des Kontaktes zwischen Brennstoffbriicke und Containerwand liegt ber dem genannten Wert von 62 4 Wie auch beim Messpunkt Erster Br ckeneinsturz ist am Messpunkt gt 50 Br ckeneinsturz ein deutlicher Unterschied in den Wahrscheinlichkeiten erkennbar In knapp der H lfte alle
171. in erster Einsturz leichter erfolgen kann hnlich der beschrieben Problematik am Messpunkt Erster Br ckeneinsturz kann anhand von Abbildung 65 am Messpunkt gt 50 Br ckeneinsturz auch eine leichte Verschiebung der Lage des Einsturzortes erkannt werden Im Gegensatz zum Messpunkt Erster Br ckeneinsturz liegt jedoch die h chste Wahrscheinlichkeit 23 1 eines Einsturzes in der Mitte des Sch ttgutcon tainers vor Erkl ren l sst sich dies wie folgt Der am Messpunkt Erster Briickeneinsturz ent standene Schacht erweitert sich in Richtung der Mitte des Sch ttgutcontainers da anscheinend die Sch ttgutcontainerwand die Brennstoffbr cke stabilisiert Best tigen l sst sich diese Vermutung durch die Ergebnisse ber den Wandkontakt der Br cke welche im n chsten Kapitel genauer dargestellt sind Abschlie end kann als Fazit ber die Lage des Einsturzortes Folgendes festgehalten werden 126 Ergebnisse und Diskussion e Am Messpunkt Erster Br ckeneinsturz liegt die Lage des ersten Br ckeneinsturzes mit einer Wahrscheinlichkeit von 25 1 auf der Befiillseite e Am Messpunkt gt 50 Briickeneinsturz ist die Lage des Br ckeneinsturzes mit einer Wahrscheinlichkeit von 23 1 n der Mitte des Sch ttgutcontainers e Folglich hat die Bef lltechnik bzw der Vorgang der Bef llung einen Einfluss auf die La ge des Einsturzortes 5 1 6 Wandkontakt der Briicke Wie m letzten Kapitel erw hnt stab
172. influss der F llh he auf die ffnungsweite von feinen Hackschnitzel 120 Einfluss der Verweilzeit im Briickenbildungstester auf die Offnungsweite 121 Einfluss des Wassergehaltes 8 Stufen auf die ffnungsweite KEichtenhackschnitzel se aeg 122 Einfluss des Wassergehaltes 7 Stufen auf die ffnungsweite Buchenhackschnitze 200000000sseeeensssesnnssennnnsnnnnnnnennnnnennnnnnnnnnnennn 122 Wahrscheinlichkeit der Lage des Br ckeneinsturzortes f r n 85 Bo KO AK gt PREISE EEE EEE EEE nr N 124 Schematische Darstellung der Entmischung eines Schiittgutes durch seitliche Bef llung des Silos 103 aan ass a a a a 125 Vergleich der ffnungsweite OW100 und des Sch ttwinkels aussew hlter Brei n E 131 Korrelation zwischen Wassergehalt und Sch ttwinkel 0 132 Korrelation zwischen ffnungsweite OW100 und Sch ttwinkel 132 Anpassungsg te des Hackschnitzelmodells Formel 54 an die gemessenen OLENUBSS We HEIKO On naar 140 Sensitivit tsanalyse f r das Hackschnitzelmodell 2222000000000 141 Anpassungsg te des Alle Brennstoffe Modells Formel 55 an die eemessence Oimunesweite OW 100 2222er 147 14 Abbildungsverzeichnis Abbildung 73 Abbildung 74 Abbildung 75 Abbildung 76 Abbildung 77 Abbildung 78 Abbildung 79 Abbildung 80 Abbildung 81 Sensitivit tsanalyse des Alle Brennstoffe M
173. isch Europ ische Union Scher Kraft 17 F d ration Europ enne de la Manutention Europ ische Vereinigung der F rder und Lagertechnik empirischer F Wert 18 ff fk F k 1 Fav GE GmbH GR HxBxT HF HS HSC Iso IKEP IQA ISO IP J KQ LD Triax log M w MAF MAK MAP MAXR MHz MINR MLE MP MS MSE MW n b OLS OW1 OW100 OW50 Pa Abk rzungs und Symbolverzeichnis und folgende Anteil der Fraktion an der Gesamtprobe kumulative H ufigkeit Summenh ufiskeit der k 1 ten Gr enklasse statistischer F Wert Getreidek rner Weizen Gesellschaft mit beschr nkter Haftung Gras H he Stunde H he mal Breite mal Tiefe Schredderholz Hobelsp ne Hackschnitzel Anzahl der Gr enklassen Interquartilsabstand Integrierte Energie und Klimaschutzprogramm Interquartilsabstand Internationale Organisation f r Normung Zahl der Regressoren Akaike s Final Prediction Error Zahl der Beobachtungswerte Zahl der unabh ngigen Variablen kleinste Quadrate Liter L ngen Durchmesser Verh ltnis maximale L nge Logar thmus Masse Wassergehalt mittlerer absoluter Fehler Lehrstuhl f r Maschinen und Apparatekunde Marktanreizprogramm f r Erneuerbare Energien Maximales Bestimmtheitsma Megahertz minimales Bestimmtheitsma maximum Likelihood Estimation mittlere Partikelgr e Miscanthus mean square error Mittelwert Stichprobenumfang nicht be
174. isch eingela gerte feuchte lignocellulosehaltige Biomasse neigt zu einer Erhitzung im Lager verursacht bei spielsweise durch biologische Aktivit t 52 Dies kann bis zu einer Selbstentz ndung des Lager gutes f hren wobei die Geschwindigkeit mit der der Temperaturanstieg verl uft von verschiede nen Kriterien abh ngt Diese sind neben dem Luftzutritt zum Lagergut gem Hartmann 52 e Wassergehalt e Materialstruktur e Materialdichte e eingelagerte Menge Lager bzw Sch ttdichte e Ort und Art der Lagerung e Verunreinigungen e Einlagerungs und Umgebungstemperatur e Sauerstoffgehalt im Lager e Anfangsbefall mit Bakterien und Pilzen und e Brennstoff bzw Biomasseart Zusammensetzung Abschlie end kann zusammengefasst werden dass die dargestellten physikalisch mechanischen Eigenschaften wie z B Form Abmessungen und Dichte den Zustand des Brennstoffes und sein Verhalten beim Brennstoffhandling 90 z B Br ckenbildungsneigung und Riesel bzw Flie f higkeit kennzeichnen 52 90 Die Flie f higkeit von Sch ttg tern in S los war Gegen 40 Stand des Wissens stand weiterer Untersuchungen welche sich u a mit den Flie charakteristika von Sch ttg tern in Silos besch ftigten Diese Arbeiten und die Flie charakteristika in Silos werden im folgenden Kapitel genauer dargestellt 3 2 Flie charakteristika in Silos Die oben kurz erw hnten Arbeiten ber das Flie verhalten von
175. it zentrischer ffnung und flachem Boden wird definiert entleert wodurch in den Ecken eine Restmenge an Sch ttgut verbleibt 72 103 An dieser Restmenge kann anschlie end der Sch ttwinkel bestimmt werden Im Gegensatz zu dieser Me thode bei der ein Beh lter entleert wird wird bei der Methode von Schlumberger eine Hele Shaw Zelle definiert bef llt und anschlie end der Winkel bestimmt 95 Neben dem statischen Sch ttwinkel kann auch der dynamische Sch ttwinkel bestimmt werden wie in Abbildung 14 als Messmethode c dargestellt Das zu testende Sch ttgut wird in eine Trommel gef llt und anschlie end einer Rotationsbewegung ausgesetzt 7 Je nach Drehzahl und Sch ttgutverhalten erh lt man einen mehr oder weniger gleichm igen B schungswinkel 46 Stand des Wissens ber der B schungsl nge H ufig rutscht das Sch ttgut nicht kontinuierlich sondern lawinenartig ber die B schung was die Messung des dynamischen B schungswinkels erschwert 103 Ein weiteres Problem bei der Bestimmung des Sch ttwinkels kann in Abbildung 14 erkannt wer den Je nach verwendeter Messmethode kann mit demselben Sch ttgut ein unterschiedlicher Messwert bestimmt werden Somit kann keine quantitative Aussage hinsichtlich der Flie f hig keit 103 getroffen werden d h es kann nicht ausgesagt werden ob ein Sch ttgut eine gute Flie f higkeit aufweist oder als schlechtflie end eingestuft werden muss 99 Zudem k
176. jerg Jensen 15 Testreihen mit unterschiedlichen F llh hen im Br ckenbildungstest ger t durch Die ffnungsweite wurde dabei mit F llh hen von 25 cm 50 cm und 75 cm unter sucht Ein Ergebnis der Versuche mit den genannten F llh hen war dass eine Erh hung der F ll h he generell zu einem Anstieg der ffnungsweiten f hrt Abschlie end k nnen die Ergebnisse von Mattsson 82 84 85 und Daugbjerg Jensen 15 zur direkten Bestimmung der Br ckenbildung wie folgt zusammengefasst werden Die Br ckenbil dungseigenschaft eines Brennstoffes d h die ffnungsweite des Br ckenbildungstestger tes als Ma f r die Br ckenbildungsneigung wird beeinflusst durch 50 Stand des Wissens e Die Art des Brennstoffes z B Miscanthus Holzhackschnitzel Rinde oder Pellets e die F llh he im Br ckenbildungstestger t e den Wassergehalt des Brennstoffes und e die Partikelform Zusatzlich zur direkten Bestimmung der Briickenbildungsneigung der biogenen Festbrennstoffe f hrten Mattsson 82 84 85 und Daugbjerg Jensen 15 Siebanalysen mit den untersuchten Brennstoffen durch um damit Aussagen bez glich der Kenngr en e Partikelform e Partikelgr e bzw e Korngr enverteilung treffen zu k nnen vgl Kapitel 3 1 3 und 3 1 4 Durchgef hrt wurden die Analysen einerseits mittels R ttelsiebverfahren Mattsson und andererseits mittels Rotationssiebverfahren Daugbjerg Jensen Anhand der daraus gewonnen Daten konnten
177. k nnen Abbildung 3 Zusammenfassend sind die Ziele und die Vorgehensweisen dieser Arbeit in dem Input Output Modell in Abbildung 3 dargestellt Stoffliche Kenngr en gt Rohstoffart Spezies gt Wassergehalt Physikalische Kenngr en gt Rohdichte Mathe matisches Modell Eigenschaften gt Sch ttdichte Pr fverfahren Mess multiple genauigkeit Regressions analyse Wechsel wirkungen Reproduzier barkeit Zeitbedarf Einsatzmenge gt Sch ttwinkel mr gt Sch ttdichte gt Kornform z B Sph rizit t Rauigkeit L ngen Breiten Verhaltnis gt Korngr enverteilung Sensitivit tsanalyse z B Gr enverteilung Optimierung Messverfahren mittlere L nge mittlerer Abbildung 3 Input Output Modell zur Beschreibung der Einfluss und Zielgr en der vorlie Durchmesser max Optimierung Teilchenl nge Brennstoffaufbereitung genden Arbeit Abschlie end lassen sich die Ziele dieser Arbeit wie folgt zusammenfassen e Entwicklung und Erstellung einer Testmethode welche grunds tzlich zur direkten Be stimmung der Br ckenbildungseigenschaften von biogenen Festbrennstoffen geeignet ist e Erarbeitung eines normungsf higen Pr fverfahrens Grundlage zur Normungsarbeit 1m europ ischen Normungsausschuss e Bestimmung bzw Charakterisierung der Einflussgr en auf die Br ckenbildung 28 Zielsetzung e Entwicklung eines mathematischen Modells um
178. l Der Scherdeckel st mit dem Quertr ger verbunden an dem zwei Zugstangen Kraftaufnehmer befestigt sind Zugstange kn Abbildung 19 Scherzelle des Ringscherger tes 97 103 105 Eine Besonderheit von Scherdeckel und Bodenring stellt deren Oberfl chenbeschaffenheit dar Bei beiden ist diese nicht glatt sondern aufgeraut Im Scherdeckel sind zus tzlich Querstege eingebaut Abbildung 19 rechts damit die Scherverformung nicht zwischen Sch ttgut und Material und Methoden 53 Scherdeckel oder Schiittgut und Bodenring erfolgt sondern innerhalb des Schiittguts 103 Zur Messung wird ber einen ringf rmigen Deckel eine Normalkraft auf die Probe ausge bt Um die Probe zu scheren wird die Scherzelle relativ zum Deckel gedreht in Richtung Die entgegen wirkende Scherkraft F und F2 wird vom Messger t aufgezeichnet Die Versuchsdurchf hrung erfolgte gem ASTM Standard D6773 2 mit folgendem Sch ttgut e Gesiebte S gesp ne mit einer maximalen Partikelgr e von 1 mm e Gesiebte S gesp ne mit einer maximalen Partikelgr e von 2 mm Anzumerken ist dass das Probenmaterial gesiebt wurde um die normative Anwendbarkeit des Testverfahrens zu gew hrleisten 2 Gem der Versuchsanleitung wurde der Bodenring randvoll mit Probenmaterial gef llt und ber sch ssige S gesp ne wieder abgestreift Anschlie end erfolgte eine W gung der Scherzelle mit samt Inhalt dient einer m glichen Sch ttgutdichtebe
179. l be developed Among other things it was noticed that a standardised test method for the determination of bridging properties for solid biofuels does not yet exist For this reason the observed tendency of solid biofuels like wood chips or chunkwood to build fuel bridges over openings was investigated in the present study The bridging tendency is one of the main reasons for problems at the stock withdrawal or handling of solid biofuels A methologi cal characterisation of this physical fuel property was not available until now In addition to this an evaluation of the quantitative and qualitative influencing factors for bridging was missing as well The goal of the present study was to clarify the cause of bridging tendency of solid biofuels by the developed test setup and by the verification of several influencing factors A test apparatus for the determination of the length of a fuel bridge over an opening was devel oped in order to describe the fuel characteristics of bridging The range or so called opening width which is the distance between the two movable floors of the bridging tester at the complete bridge collapse was used as a measure for the physical mechanical fuel characteristic of bridging After the development of the test rig the test method and the corresponding test apparatus were taken into operation Besides this trial the suitability of the bridging test method for the determi nation of the bridging properties for soli
180. lche die verschiedenen Verteilungen beschreiben k nnen Eine Gruppe an Lageparameter stellen die sogenannten Quantile Q dar auch Perzentile Qp genannt Die Quantile teilen eine Verteilungssummenkurve in zwei Teile genauer gesagt bestimmt das Quantil Q wobei p dezimal anzugeben ist den Punkt an dem genau p 100 der Messwerte unterhalb und 1 p 100 oberhalb liegen Die Berechnung der jeweiligen Quantile Q ist in Formel 22 aufgezeigt 75 EPE A ey 22 fk Dabei ist Qp das Quantil f r p dezimal in mm Sonn die untere der zu F geh renden k ten Gr enklasse in mm n der Stichprobenumfang 100 dimensionslos Fy die kumulative H ufigkeit Summenh ufigkeit der k ten Gr enklasse dimensions los fk der Anteil der Fraktion an der Gesamtprobe dimensionslos b die Klassenbreite d h die Differenz aus oberer und unterer Gr enklasse 86 Material und Methoden Anhand der Berechnung mehrerer Quantile kann einerseits eine Tendenz der Verteilung darge stellt werden und andererseits verschiedene Verteilungssummenkurven vergleichbar gemacht werden Spezielle Quantile stellen dabei die Folgenden dar Als unteres Quartil Q wird das Quan til Qo 25 bezeichnet an dessen Punkt genau 25 aller Messwerte darunter und 75 dar ber lie gen hnlich ist es beim Quantil Oo 75 oberes Quartil O3 wo genau 75 der Werte darunter und 25 dar ber liegen Ein weiteres besonderes Quantil stellt zudem das Quantil
181. ldungsneigung Im Gegensatz zu den gerade genannten Einflussgr en konnte festgestellt werden dass das L n gen Durchmesser Verh ltnis den geringsten Einfluss auf die ffnungsweite aufweist Dieses Ergebnis berrascht etwas denn gem Mattsson erh hen vor allem die langen und d nnen Part kel also diejenigen mit einen hohen L ngen Durchmesser Verh ltnis die Br ckenbildung Je doch weist Mattsson an selber Stelle auch auf die Formparameter h n welche er zum Zeitpunkt seiner Untersuchungen nicht ausreichend untersuchen konnte Somit wird an dieser Stelle erneut der Vorteil der gew hlten Einzelpartikelanalyse mittels Bildanalyseverfahren deutlich Abschlie end kann f r das Hackschnitzelmodell Folgendes festgehalten werden e Mit dem Modell wird eine hohe Aussagekraft erreicht welches sich durch die beiden G tema e BestimmtheitsmaB R 0 896 und adjustiertes Bestimmtheitsma R a 0 882 widerspiegelt e Der mittlere absolute Fehler des Modells betr gt 32 2 e Im Vergleich zum Messfehler der direkten Bestimmung der Br ckenbildung 16 8 liegt der mittlere absolute Fehler nur um 15 4 ber diesem e Im Vergleich von Variationskoeffizient der Sch tzfunktion zum Variationskoeffizient der direkten Bestimmung verringert sich der Fehler der Modellrechnung auf 11 0 e Anhand der Sensitivit tsanalyse wird gezeigt dass die mittlere Partikelgr e den gr ten Einfluss auf die Br ckenbildung besitzt gefolg
182. len generiert und eine letzte Regressionsanalyse erfolgte mit allen Variablen Somit wurden anhand der beschriebe nen Vorgehensweise Modelle berechnet in denen folgende Messgr en verwendet wurden e Messgr en gem Tabelle 4 e Messgr en gem Tabelle 4 und deren Wechselwirkungen e Messgr en gem Tabelle 4 deren Wechselwirkungen und die quadrierten Messgr en e Messgr en gem Tabelle 4 deren Wechselwirkungen die quadrierten Messgr en so wie die Wechselwirkungen der quadrierten Messgr en Mit all den genannten Auswahloptionen und m glichkeiten lieferte SAS eine Vielzahl an theore tisch m glichen Sch tzfunktionen Da diese schrittweisen Auswahlm sglichkeiten nicht sachlo gisch sondern nach dem Prinzip Versuch und Irrtum 6 arbeiten f hren sie nicht immer zum besten Modell 3 6 92 Somit obliegt es dem Auswerter das im Endeffekt beste Modell aus den vorgeschlagenen zu w hlen indem dieser die Aussagekraft der Modelle vergleicht Die Aus sagekraft auch G te genannt konnte durch Pr fungen festgestellt werden welche sich nach Backhaus 3 in zwei Bereiche aufteilen lassen Material und Methoden 97 e Pr fung der Regressionsfunktion und e Pr fung der Regressionskoeffizienten Bei dieser gew hlten Einteilung erfolgt die Pr fung der Regressionsfunktion immer vor der Pr fung der Regressionskoeffizienten Nachfolgend soll zuerst diese erste Pr fung genauer beschrie ben werden Di
183. lets vgl 14 54 und bei Scheitholzbrennstoffen vgl 4 63 durchgef hrt worden Im Rahmen der Untersuchungen wurde u a festgestellt dass der Einsatz solcher Ger te sehr begrenzt ist da deren Messbereich h ufig nicht ber den Fasers ttigungsbereich ca 18 bis 26 Wassergehalt vgl 89 hinaus reichen weil oberhalb dieses Bereiches kaum noch ein Zu sammenhang zwischen dem Wassergehalt und der elektrischen Leitf higkeit des Holzes besteht Bei allen Messger ten wurden mit zunehmendem Wassergehalt bereits ab ca 20 erhebliche Abweichungen zur Referenzmessung Trockenschrankmethode beobachtet 89 Wie bereits erw hnt beeinflusst der Wassergehalt u a die Lagerf higkeit eines Brennstoffes Bei zu hohen Wassergehalten wie z B bei erntefrischem Holz kann es in Siloanlagen beispielswei se zu den folgenden Problemen kommen gem 52 e Substanzverlust durch biologische Prozesse e Selbstentziindung e Pilzwachstum und Pilzsporenbildung e Agglomeration durch Frostwirkung Stand des Wissens 35 3 1 3 Partikel bzw Kornform Neben den bereits beschrieben Parametern Wassergehalt und Dichte stellt auch die Kornform eine entscheidende Kenn und Qualit tsgr e der Schiittgiiter dar So kann das wassergehaltsbe dingte Problem der Agglomeration nicht nur aufgrund einer Frostwirkung negativ im Silo in Erscheinung treten sondern kann auch k nstlich durch Pelletieren oder Brikettieren erzeugt und g
184. liefert die gew hlte Mindestanzahl an Messwiederholungen von zehn immer statistisch aussagekr ftige Werte Ist eine Genauigkeit von 15 gefordert k nnte d e Anzahl an Messwie derholungen sogar auf max mal sechs reduziert werden Wie auch am Messpunkt Erster Br ckeneinsturz ist am Messpunkt gt 50 Br ckeneinsturz der Mindestprobenumfang bei einer geforderten Genauigkeit von 5 am gr ten grobe Fichten hackschnitzel 45 jedoch liegt dieser z T deutlich unter dem Niveau des ersten Messpunktes Des Weiteren zeigen die Ergebnisse dass bei einer Genauigkeit von 10 nur mit dem Brennstoff grobe Fichtenhackschnitzel eine h here Mindestanzahl an Messwiederholungen von elf ben tigt wird alle weiteren sind unterhalb der f r die Versuchsdurchf hrung gew hlten zehn Messwieder holungen Mit einer geforderten Genauigkeit von 15 k nnte die Mindestprobenanzahl sogar auf f nf reduziert werden Im Vergleich zu den beiden ersten Messpunkten erh ht sich die Mindestanzahl an Messwiederho lungen am Messpunkt 100 Br ckeneinsturz z T erheblich Beispielsweise m ssten f r Fich tenhackschnitzel mit einem Wassergehalt von 35 246 Messungen durchgef hrt werden damit mit einer Wahrscheinlichkeit von 95 der gemessene Messwert um 5 vom wahren Messwert abweicht Eine deutliche Reduzierung des Messaufwands liefert dahingegen die Toleranz einer geringeren Genauigkeit von 10 Nur noch maximal 62 Messwiederholungen m
185. lsabstand IQA Bei der oben erw hnten Gewichtung der Daten konnte festgestellt werden dass die Ergebnisse f r S gesp ne teilweise sehr unplausibel waren Beispielsweise wurde f r sehr feine S gesp ne S gemehl hnlich als mittlere Teilchengr e ein Wert von ca 8 mm angegeben was bei genauerer Betrachtung der Probe als u ert fraglich angesehen wurde Somit wurde festgelegt dass f r die weitere Auswertung alle S gesp ne Messwerte nicht verwendet werden Neben der Selektion aller S gesp ne Daten wurde zudem festgelegt dass aufgrund der untersuch ten Brennstoffe haupts chlich Holzhackschnitzel zwei mathematische Modelle entwickelt wer den sollten e Ein Hackschnitzelmodell und e e n Alle Brennstoffe Modell Dem Alle Brennstoffe Modell liegen dabei nach dem Entfernen der S gesp ne Werte 76 Daten s tze zu Grunde dem Hackschnitzelmodell 51 Ein Datensatz besteht aus dem Mittelwert der ffnungsweite und den in Tabelle 4 aufgelisteten Messgr en Wie kurz erw hnt wurde zur Bestimmung der Regressionsgleichung die SAS Prozedur PROC REG verwendet In dieser Software bzw der am TFZ vorhandenen Version mussten die genauen Rechenbefehle manuell eingegeben werden Die Befehlssyntax f r d e Regressionsanalyse lautet dabei wie folgt MODEL abh ngige Variable unabh ngige Variable n Option en Durch die Eingabe dieser MODEL Anweisung erfolgte eine Berechnung der Regressionsfunktion an
186. m Probenreduzierung SEN BEBINKEN Schiittwinkel e 3x 10 y Ja 60 an Fe sch ttdichte Sch ttdicht TFZ T Fe EN IE Ye 300 700g a W halt bestimmung 3x a ere Maximale Lange Mittlere Teilchengr e eee Bildanalyse L D Verh ltnis am TFZ Spharizitat Rauigkeit Quantile Interquartilsabstand Abbildung 42 Versuchsprogramm fiir die biogenen Festbrennstoffe Wie in Abbildung 42 erkennbar erfolgte nach der Bestimmung der Offnungsweite zuerst eine Probenteilung und anschlieBend eine Probenreduzierung auf ein Volumen von ca 101 linker Verlaufsweg Diese Teilprobe diente der weiteren Bestimmung von brennstoffspezifischen Messgr en welche mittels einer photo optischen Partikelanalyse sogenannte Bildanalyse am TFZ durchgef hrt wurde Der Aufbau die Funktionsweise und die ermittelten Messgr en der Bildanalyse werden m folgenden Kapitel genauer beschrieben 4 7 Bildanalyse Wie oben beschrieben erfolgte bei der Durchf hrung des in Abbildung 42 dargestellten Ver suchsprogrammes eine Probenteilung bzw Probenreduzierung auf ein Volumen von ca 10 1 Die se 10 I Probe wurde von den Projektpartnern getrocknet und anschlie end an das TFZ zur weite ren Analyse geschickt Am TFZ sollten von den einerseits zur Datenerhebung und andererseits im Ringversuch genutzten Brennstoffen weitere physikalische Parameter analysiert werden Dies wurde mit Hilfe einer photo optischen Partikelanalyse im Folgenden Bild
187. mformuliert werden d h genauer gesagt quadriert werden daher die Bezeichnung kleinste Quadrate Dadurch wird folgendes erreicht 3 e Positive und negative Abweichungen ergeben aufsummiert nicht den Wert O und e gr ere Abweichungen werden st rker ber cksichtigt Material und Methoden 91 Mathematisch dargestellt werden kann dies in folgender Zielformulierung siehe Formel 25 3 K K gt eg X ye bo biik biXart bjxy gt min 25 k 1 k 1 Dabei stellt ex Werte der Res dualgr e k 1 2 K Yk Werte der abh ngigen Variable k 1 2 K bo das konstante Glied b Regressionskoeffizienten j 1 2 J Xjk Werte der unabh ngigen Variablen j 1 2 J k 1 2 K J die Zahl der unabh ngigen Variablen K die Zahl der Beobachtungen dar Mit Hilfe von Formel 25 k nnen durch partielles Differenzieren nach bj J 0 1 2 J die ge suchten Regressionskoeffizienten exakt berechnet werden Diese Berechnung kann je nach An zahl der Regressionskoeffizienten einen erheblichen Rechenaufwand erfordern weshalb in dieser Arbeit eine am TFZ vorhandene spezielle Auswertesoftware verwendet wurde Diese Software sowie die genaue Vorgehensweise zur Sch tzung der Regressionsfunktion werden im Folgenden genauer beschrieben Bei der am TFZ vorhandenen Auswertesoftware handelt es sich um das Programm SAS STAT Version 9 1 3 welches die spezielle Anwendung PROC REG f r eine Regressionsa
188. mit einem Wasserge halt von M 34 und bei Buchenhackschnitzel mit einem Wassergehalt von M 29 deutlich wird e Die Messungen der ffnungsweite sollten stets von Wassergehaltsbestimmungen begleitet werden wenn nicht die Brennstoffe auf einen einheitlichen Wassergehalt vorkonditioniert werden 124 Ergebnisse und Diskussion 5 1 5 Lage des Einsturzschachtes Im Rahmen der europ ischen Datenerhebung und des Ringversuches mussten die Projektpartner anhand des in Abbildung 31 Kapitel 4 2 4 dargestellten Rasters d e Position des Einsturzortes protokollieren Das Ergebnis ist in Abbildung 65 dargestellt B Erster Bruckeneinsturz EB gt 50 Br ckeneinsturz 30 20 15 Wahrscheinlichkeit 10 Nicht Bef llseite Mitte Bef llseite Abbildung 65 Wahrscheinlichkeit der Lage des Br ckeneinsturzortes f rn 85 Brennstoffe In Abbildung 65 sind die Wahrscheinlichkeiten eines Br ckeneinsturzes von der sogenannten Bef llseite rechts ber die Mitte des Br ckenbildungstestger tes bis hin zur sogenannten Nicht Bef llseite links f r die Messpunkte Erster Br ckeneinsturz und gt 50 Br ckenein sturz dargestellt Die Bef llseite stellt diejenige Seite des Sch ttgutcontainers dar auf der w h rend der Versuchsdurchf hrung der Gabelstapler mitsamt Kippcontainer positioniert war und von der somit auch die Bef llung erfolgte vgl Abbildung 29 Anhand von Abbildung 65
189. mit stellen die in Tabelle 20 aufgelisteten Parameter das aussagekr ftigste Modell dar For mel 55 was anhand der Anpassungsg te des Alle Brennstoffe Modells verdeutlicht wird Abbildung 72 i ee i Pe 80 0 794 60 40 Berechnete Offnungsweite 20 Offnungsweite OW100 Abbildung 72 Anpassungsg te des Alle Brennstoffe Modells Formel 55 an die gemessene Offnungsweite OW100 Abbildung 72 zeigt dass mit dem Modell ein Bestimmtheitsma von R 0 794 erreicht wird d h 79 4 aller Werte k nnen mit dem Modell erkl rt werden Zudem ist zu erkennen dass mit dem Modell auch negative Werte berechnet werden k nnen Diese werden v a f r die sehr riesel fahigen Brennstoffe wie Getreide oder Pellets errechnet welche in Silos nur zu einer geringen Briickenbildungsneigung neigen Offnungsweite OW100 fiir Getreide 0 8 cm Aufgrund der gro en Bandbreite an getesteten Brennstoffen weist das Alle Brennstoffe Modell einen mittleren absoluten Fehler von MAF 89 4 auf Werden jedoch die negat v berechneten ffnungsweiten auf den Wert 0 gesetzt der jeweilige Fehler des O Wertes ergibt den Wert 100 so weist das Modell nur noch einen mittleren absoluten Fehler von 75 9 auf Wie auch schon in Kapitel 5 4 1 f r das Hackschnitzelmodell dargestellt st der mittlere absolute Fehler der Sch tzung mit dem Variationskoeffizienten der direkten ffnungsweitenbestimmung vergleichbar Erneut wird
190. n tzliches Kriterium um zu entscheiden ob ein Modell durch das Entfernen einer unabh ngigen Variablen verbessert wird oder nicht Durch die Eingabe der Option CP berechnete SAS den C Wert mittels Formel 46 RSS P 2p n 46 62 mit 104 Material und Methoden RSS Residual Sum of Squares nicht erkl rte Streuung n Anzahl der Beobachtungen p Anzahl der Variablen inklusive Intercept Wiederum stellten geringe C Werte gute Modelle dar wohingegen hohe C Werte auf ein schlechtes Modell hinwiesen Somit wurden vorrangig Modelle mit einem geringen C Wert zur Findung des optimierten Modells ausgew hlt Im Anschluss an die beschriebenen Pr fungen der Aussagekraft der Regressionsfunktionen muss ten die berechneten Regressionskoeffizienten auf ihre G ltigkeit gepr ft werden Diese Pr fung wird m Folgenden genauer beschrieben 4 8 1 4 Pr fung der Regressionskoeffizienten Nach erfolgter Pr fung der globalen Regressionsfunktion d h wurde mit dem F Test best tigt dass mindestens eine der unabh ngigen Variablen einen Einfluss auf die abh ngige Variable hatte Ho wurde abgelehnt wurde eine ber Pr fung der im Modell genutzten Regressionskoeffi zienten durchgef hrt Diese Pr fung sollte kl ren ob die einzelnen unabh ngigen Variablen einen echten Einfluss auf die ffnungsweite haben oder nicht Eine Aussagekraft bzw Vergleichbarkeit kann mit Hilfe folgender Tests bzw Parameter erreicht werden welche ansc
191. n somit festgehalten werden dass bei den beiden Ringversuchsbrennstoffen keine gro e Ver nderung w hrend des Ringversuches festgestellt werden kann 5 3 2 Wiederholbarkeit Da die Bildanalyse derzeit noch kein Normverfahren zur Bestimmung der Partikelgr envertei lung darstellt wurde in einer Versuchsreihe gepr ft welche Aussagekraft die gewonnen Messer gebnisse haben Mit dieser Versuchsreihe sollte auch festgestellt werden ob eine Wiederholbar keit der Messungen gegeben ist Aus diesem Grund erfolgten mit einer 3 l Probe des Ringver suchsbrennstoffes Grobhackgut f nf Wiederholungsmessungen mit der Bildanalyse deren Ergeb nisse in Tabelle 15 zusammengefasst dargestellt sind Tabelle 15 Wiederholbarkeit der Bildanalyseergebnisse mit dem Ringversuchsbrennstoff Grobhackgut 5 Messwiederholungen Partikelzahl V gesamt MP KFF LD RAU Messung 1 188577 100 72 92 3 64 9 98 1 30 Messung 2 189964 100 74 46 3 84 11 13 1 24 Messung 3 171503 100 72 42 3 59 9 88 1 31 Messung 4 164158 100 72 95 3 71 10 10 1 23 Messung 5 154313 100 72 42 3 63 9 88 1 32 Mittelwert 173703 100 73 04 3 68 10 19 1 28 Stdabw 15472 0 0 84 0 10 0 53 0 04 CV 8 9 0 1 1 2 1 5 2 3 2 Stdabw Standardabweichung CV Variationskoeffizient V gesamt Gesamtvolumen der Probe MP mittlere Partikelgr e KFF Kornformfaktor LD L ngen Durchmesser Verh ltnis RAU Rauigkeit 136 Ergebnisse und Diskussion Wie in obiger Tabelle dargestellt kann mit der Bil
192. n werden ob sich die Brennstoffe w hrend dieses Transportes ver ndert haben Aus diesem Grund erfolgte von den Ringversuchsbrennstoffen eine Bildanalyse mit einer Brennstoffprobe zu Beginn und mit einer vom Ende des Ringversuches Die Ergebnisse der Bildanalyse und die im Ringversuch gewonnenen Daten wie beispielsweise Offnungsweite Schiittdichte und Wassergehalt sind in Tabelle 14 dargestellt Tabelle 14 Kennwerte der Ringversuchsbrennstoffe vor und nach dem europdischen Ringver such Feinhackgut Grobhackgut Einheit Start Ringversuch Ende Ringversuch Start Ringversuch Ende Ringversuch OW100 cm 4 8 5 0 35 8 29 6 Dis kg m 182 184 195 213 M 8 8 11 7 13 0 12 8 MP cm 21 5 23 47 67 0 67 2 LD 3 0 3 2 4 9 4 7 RAU 0 68 0 67 0 56 0 62 KFF 1 51 1 50 1 7 1 6 Q mm 15 1 15 7 33 2 56 7 Q mm 27 8 28 7 75 1 76 1 IQA mm 12 6 13 0 21 8 19 4 OW 100 Offnungsweite am Messpunkt 100 Br ckeneinsturz D s Sch ttdichte bezogen auf einen Wasser gehalt von 15 M Wassergehalt MP mittlere Partikelgr e LD L ngen Durchmesser Verh ltnis RAU Rauigkeit KFF Kornformfaktor Q Quartil 1 Q3 Quartil 3 IQA Interquartilsabstand Wie in Tabelle 15 erkennbar ver ndert sich der Ringversuchsbrennstoff Feinhackgut durch den Transport und die Tests im Br ckenbildungstestger t kaum was beispielsweise durch die nahezu bereinstimmenden Messergebnisse des L ngen Durchmesser Verh ltnisses der Rauigkeit und des Kornformfaktor
193. nalyse bein haltet Bevor diese Anwendung gestartet wurde erfolgte das Einlesen der Daten wobei nicht alle analysierten und in Kapitel 4 8 1 1 aufgelisteten Messgr en f r die Regressionsanalyse genutzt wurden Bas erend auf der Modellformulierung Kapitel 4 8 1 1 erfolgte eine Selektion der unab h ngigen Variablen um m gliche Falschaussagen und Verzerrungen der gesch tzten Regressions funktion 3 vgl Kapitel 4 8 1 5 zu verhindern Ausselektiert wurden beispielsweise die folgen den Bildanalyseparameter e Der Feret Durchmesser e Der Martin Durchmesser und e Die max male Sehne Diese Parameter waren nutzlos f r die Auswertung da sie keine besondere Aussagekraft aufwie sen Diese Messgr en hingen zu sehr von der zuf lligen Ausrichtung der Partikel auf dem Transportf rderband bzw in der Messebene ab siehe Abbildung 47 und vgl Kapitel 4 7 1 Wie die oben genannten Parameter weist auch der minimale Feret Durchmesser keine weitere Aussa gekraft bez glich der Partikeldimensionen auf welche nicht schon durch die maximale Breite bekannt war hnlich verh lt es sich mit den Messgr en L nge und maximale L nge Im Gegen satz zur max malen L nge welche die maximale messrichtungsunabh ngige Abmessung des Par 92 Material und Methoden tikels darstellt beinhaltet die Lange keine besondere Aussagekraft beziiglich der Partikeldimen sionen Die br gen Messgr en der Bildanalyse waren im Gegensatz zu den oben
194. nd zwischen den beiden Bodenplatten welcher bei den in Abbildung 30 erkennbaren Br ckeneinst rzen vorliegt wurde anschlie end vom zweiten Versuchstechniker an der Messein richtung auf 1 mm genau abgelesen und notiert Diese erste ffnungsweite stellt den ersten Mess punkt dar und wird im Folgenden als erster Br ckeneinsturz bezeichnet Wie in Abbildung 30 zu erkennen ist kann der Einsturz an unterschiedlichen Stellen ber die Breite des Sch ttgutcontainers erfolgen und zudem verschieden stark ausgepr gt sein Aus diesem Grund wurde die Lage des ersten Einsturzortes validiert d h bei den Versuchsreihen wurde ne ben der ffnungsweite auch die Position des Einsturzortes anhand der in Abbildung 31 gezeigten Vorgabe notiert F r diese Positionsbestimmung wurde au er einer Grobeinteilung in f nf gleich gro e Bereiche kein standardisiertes Raster vorgegeben weshalb die Einteilung einer gewissen Subjektivit t der Versuchstechniker obliegt idge in contact with the wall GE En ft RE middle right Abbildung 31 Erster Briickeneinsturz mit einem Ausschnitt aus dem Messprotokoll Material und Methoden 63 Neben der erw hnten Positionsbestimmung wurde des Weiteren notiert ob eine Br cke direkt an den beiden Seitenw nden des Sch ttgutbeh lters anliegt Abbildung 31 Nach der Bestimmung der ffnungsweite erster Briickeneinsturz wurde der Offnungsvorgang der Bodenplatten fortgesetzt und erst dann gestoppt
195. ner z T erheblichen bersch tzung der kleineren Partikelfraktion en f hrt 4 57 Wie bereits erw hnt f hrt die Korngr enverteilung mittels Plan Siebverfahren zu einer ber sch tzung der kleinen Partikelfraktionen Zudem erfolgt bei der Siebung die Klassifizierung im Wesentlichen nach den maximalen Teilchendurchmessern F r eine Beurteilung der mechani schen Brennstoffeigenschaften w re aber die L ngenverteilung die eigentlich wichtigere Kenn sr e da dann nach der gr ten Teilchendimension sortiert wird Dies ist letztlich auch bestim mend f r die mechanischen Eigenschaften des Sch ttgutes Eine solche Messung kann allerdings nur mittels Bildanalyseverfahren hinreichend genau durchgef hrt werden 73 Auch B hm 4 und Hartmann 54 57 stellen in ihren Arbeiten klar die Vorteile des Bildanalyseverfahrens welches im Folgenden genauer dargestellt wird heraus Bei der Bildanalyse sind grunds tzlich zwei unterschiedliche Methoden m glich Eine statische ISO 13322 1 64 und eine dynamische Bildanalyse ISO 13322 2 65 Aufgrund der Nachtei le der statischen Bildanalyse Probenmenge Zeitaufwand etc wird im Folgenden nur die Me thode bzw das Messprinzip der dynamischen Bildanalyse dargestellt Abbildung 7 rechts Die vereinzelten Teilchen bewegen sich durch ein Messfeld welches mittels einer Lichtquelle 65 definiert erhellt bzw ausgeleuchtet wird Gem ISO 13322 2 65 k nnen dabei die Par
196. ngstestger t lagerte mussten elf Messwiederholungen erfolgen wobei die erste nicht ber cksichtigt wurde 5 1 4 Einfluss des Wassergehalts Einer der Hauptgr nde f r die Durchf hrung der Vorversuche bestand darin den Einfluss des Wassergehaltes auf die ffnungsweite zu untersuchen Dazu wurden gem der Versuchsdurch f hrung aus Kapitel 4 2 5 2 zwei verschiedene waldfrische Hackschnitzelproben jeweils auf ihre Br ckenbildungsneigung getestet Die Ergebnisse dazu sind in Abbildung 63 und Abbildung 64 dargestellt 122 Ergebnisse und Diskussion Wassergehalt der Fichtenhackschnitzel 810 015 319 024 829 034 338 H47 fi Standardabweichung a Offnungsweite Erster Bruckeneinsturz gt 50 Br ckeneinsturz 100 Br ckeneinsturz Abbildung 63 Einfluss des Wassergehaltes 8 Stufen auf die ffnungsweite Fichtenhack schnitzel 30 Wassergehalt der Buchenhackschnitzel cm 510 014 319 25 H29 H37 A43 Standardabweichung w z p 15 r I i un san u vat vV i NVI SA Na Erster Br ckeneinsturz gt 50 Br ckeneinsturz 100 Br ckeneinsturz Abbildung 64 Einfluss des Wassergehaltes 7 Stufen auf die ffnungsweite Buchenhack schnitzel Die Hackschnitzel wurden mit einem Wassergehalt von M 43 Buchenhackschnitzel und M 47 Fichtenhackschnitzel angeliefert und gem der Versuchsdurchf hrung aus Kapitel 4 2 5 2 jeweils auf ihre Briickenbildungsneigung getestet Ergebnisse und Di
197. nhand der Sch ttdichte und dem massebezogenen Heizwert kann der Energieinhalt eines Brennstoffvolumens bestimmt werden Definiert ist die Sch ttdichte gem DIN 51705 26 DIN CEN TS 14588 25 DIN CEN TS 15103 30 und Niemz 86 als der Quotient aus der Masse des in einen Beh lter ge sch tteten Brennstoffes und dem Volumen des Beh lters Formel 1 De u 1 eh lter mit p Schiitt Dichte MBrennstoff Masse des Brennstoffes in kg VBeh lter Volumen des Beh lters in m Im Gegensatz zur oben beschrieben Rohdichte beinhaltet bzw ber cksichtigt die Sch ttdichte auch die Hohlr ume zwischen den Teilchen Diese Hohlr ume entstehen aufgrund der Partikel form und gr e bei der Bef llung des Beh lters Die Bestimmung der Sch ttdichte erfolgt gem DIN CEN TS 15103 30 Das Sch ttgut bzw der biogene Festbrennstoff wird aus einer H he von 200 bis 300 mm ber dem Beh lterrand in den 50 I Normbeh lter gesch ttet Somit entsteht Stand des Wissens 31 im Beh lter einerseits das nach Niemz 86 geforderte locker aufgesch ttete Haufwerk und an dererseits bilden sich v a bei grobst ckigen Brennstoffen viele Hohlr ume zwischen den Teil chen Nach der ersten Bef llung erfolgt gem DIN CEN TS 15103 30 eine Sto anwendung mit dem Normbeh lter der Beh lter mitsamt Inhalt wird aus 150 mm H he auf den Boden fallen ge lassen vgl DIN CEN TS 15103 30 worauf dieser erneut mit Sch ttgut bef llt werden muss
198. nische Brennstoffeigenschaften In H rdtlein M Eltrop L Thr n D Hrsg Voraussetzungen zur Standardisierung bioge ner Rohstoffe Teil 2 Mess und Analyseverfahren Schriftenreihe Nachwachsende Roh stoffe Nr 23 M nster Landwirtschaftsverlag 678 Seiten ISBN 3 7843 3296 X Hartmann H B hm T Bock M Measuring Bulk Density of Solid Biofuels In ETA Florence and WIP Munich Hrsg Proceedings of the 12 European Conference and Exhi bition on Biomass for Energy Industry and Climate Protection 17 21 June 2002 Amster dam The Netherlands S 211 214 Hartmann H B hm T Daugbjerg Jensen P Temmerman M Rabier F Jirjis R Her sener J L Rathbauer J 2004 Methods for bulk density determination of solid biofuels In Van Swaa j W P M Fj llstr m T Helm P Grassi A Eds Zweite Weltkonferenz und Technologieausstellung ber Biomasse f r Energie Industrie und Klimaschutz Rom 10 bis 14 Mai 2004 S 662 665 Hartmann H Bohm T Daugbjerg Jensen P Temmerman M Rabier F Golser M 2006 Methods for size classification of wood chips Biomass amp Bioenergy Jg 30 Nr 11 S 944 953 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 Quellenverzeichnis 163 Hartmann H Reisinger K Thuneke K H ldrich A Rossmann P 2007 Brenn stoffeigenschaften und Mengenplanung In Hartmann H
199. nive bezeichnete Installation wurde ber dem Kamerageh use Abbildung 46 links und unterhalb des F rderbandes Abbildung 46 rechts montiert Durch exakte Ausrichtung der Rohre und mittels Pressluft konnte eine Luftbe wegung erzeugt werden welche einerseits das Kamerageh use vor Staub sch tzte und anderer seits die feinen Partikel in den Auffangbeh lter transportierte Abbildung 46 Installierte Airknives Links ber der CCD Kamera und rechts unterhalb des Transportf rderbandes Wie erw hnt werden die bei der Messung gewonnenen Schatteninformationen mit Hilfe der CPA Software online bzw in Echtzeit weiterverarbeitet F r die Weiterverarbeitung bzw die Berech nung aller weiteren Messwerte wurde die Softwareeinstellung Partikelformanalyse verwendet wodurch die Formkennweite aus Kapitel 4 7 2 ermittelt wurden Als Grundlage f r die Einteilung der Partikel in die jeweiligen Gr enklassen wurde die ISO 565 Siebnebenreihe R20 67 ver wendet Zus tzlich zu den in der Norm angegeben S ebgr en wurden die folgenden Abstufungen hinzugef gt e 0 5 mm e 150 mm e 200 mm und e 300 mm Alle weiteren Messeinstellungen sind in Tabelle 3 zusammengefasst S0 Material und Methoden Tabelle 3 Technische Daten Haver CPA 4 Conveyor 60 und die in dieser Arbeit gew hl ten Messeinstellungen der Bildanalyse Technische Daten Haver CPA 4 Conveyor Abmessungen H x B x T ohne PC 1300 x 2000 x 800 mm Gewicht ca
200. niveau von 0 05 5 Jedoch verbleiben diese Parameter im Modell was sich wie folgt begr ndet e Ohne Konstante verliert das Modell an Aussagekraft Verschlechterung der G tema e e Ohne Konstante erfolgt eine Verletzung der Regressionspr misse dass die Summe aller Residuen den Wert O0 ergeben muss e Aufgrund der hohen Aussagekraft des Parameters mittlere Partikelgr e im Hackschnit zelmodell wird dem Parameter auch im Alle Brennstoffe Modell eine hohe Aussage kraft unterstellt Best tigt wird diese Annahme durch die in Abbildung 73 dargestellte Sensitivit tsanalyse Neben den Angaben zur Signifikanz der Parametersch tzer sind in Tabelle 20 die jeweiligen Wer te von Toleranz und VIF angegeben Bis auf den Parameter M welcher einen Toleranz Wert von 0 639 bzw einen VIF Wert von 1 565 aufweist deuten die Toleranz und VIF Werte der anderen Parameter auf eine gegebene Kollinearitat hin Dies stellt eine Verletzung der Regressionspr mis sen dar Kapitel 4 8 1 5 Da jedoch ein gewisser Grad an Kollinearit t bei empirisch bestimmten Daten immer vorhanden ist muss sich diese nicht zwangslaufig negativ auf das Modell auswir ken denn eine Regressionsanalyse mittels der Methode der kleinsten Quadrate liefert bei einer Kollinearit t immer noch sogenannte BLUE Sch tzer vgl Kapitel 4 8 1 5 Folglich wird die Kollinearitat aller im Modell enthaltener Einflussgr en toleriert Ergebnisse und Diskussion 147 So
201. nsturz 100 Br ckeneinsturz Abbildung 60 Einfluss der F llh he auf die ffnungsweite von groben Hackschnitzeln Der Anstieg der ffnungsweite bei erh htem F llstand ist nicht nur bei grobem Hackgut Abbildung 60 zu beobachten sondern auch bei anderen Brennstoffen In Abbildung 61 ist zu erkennen dass bei feinem Hackgut eine Erh hung des F llstandes bei jedem der drei Messpunkte zu einer erh hten ffnungsweite f hrt Die einzige Ausnahme dieses Trends bildet der Messpunkt 100 Br ckeneinsturz Eine Verdreifachung des F llstandes von 25 cm auf 75 cm f hrt kaum zu einer Erh hung der ffnungsweite Zur ckzuf hren ist der Anstieg der ffnungsweite wohl auf einen Einfluss der Sch ttdichte bzw des Gewichtes was auf der entstehenden Brennstoffbr cke lastet Bei einer h heren Last auf die Brennstoffbriicke wird anscheinend der Brennstoff ver dichtet bzw die einzelnen Partikel haften durch die intensive Ber hrung und Vernetzung fester zusammen wodurch die Br cke sp ter einstiirzt 120 Ergebnisse und Diskussion F llh he ffnungsweite Erster Br ckeneinsturz gt 50 Br ckeneinsturz 100 Br ckeneinsturz Abbildung 61 Einfluss der F llh he auf die ffnungsweite von feinen Hackschnitzel Der n den Abbildung 60 und Abbildung 61 erkennbare Einfluss des F llstandes auf d e Br ckenweite deckt sich auch mit den Forschungsergebnissen von Mattsson 82 85 In seinen Er gebnissen ist der gleiche Trend
202. nung T s Scherweg s Normalspamung G Abbildung 12 Scherkraft Scherweg Verlauf beim An und Abscheren eines Sch ttgutes links und daraus gebildetes Scherkraft Normalspannungsdiagramm rechts gem 98 101 ge ndert Im Anschluss an oben beschriebene Messung erfolgt eine graphische Auswertung indem eine Tangente welche durch den Ursprung geht an den gr ten Mohrschen Spannungskreis ange legt wird Abbildung 13 Anhand der Tangente kann der effektive Reibungswinkel ermittelt wer den Flie ort pp konst z Abbildung 13 Schematische Darstellung zur Ermittlung des effektiven Reibungswinkels e ge map 103 115 ge ndert Neben der graphischen Ermittlung kann der effektive Reibungswinkel auch berechnet werden da der effektive Reibungswinkel e das Verh ltnis der gr ten zur kleinsten Hauptspannung des Mohrschen Spannungskreises f r station res Flie en festlegt 103 Der mathematische Zusam menhang ist in Formel 10 103 dargestellt sing 10 mit De effektiver Reibungswinkel in O gr te Hauptspannung in Pa 02 kleinste Hauptspannung in Pa Stand des Wissens 45 3 3 3 Konuswinkel Der Konuswinkel stellt die Neigung der Trichterw nde gegen die Vertikale dar Auslaufwinkel eines konischen Trichters Dieser kann gem Stie 111 anhand der von ter Borg 113 aufge stellten Gleichungen berechnet werden Auf diese Berechnungen wird an dieser
203. o wurde festgestellt dass beispielsweise noch Normen bez glich Verun reinigungen des Brennstoffes z B Sand in Pellets oder bez glich der Br ckenbildungsneigung von Brennstoffen fehlen Vor allem das letztgenannte Ph nomen der Br ckenbildung ist in der Praxis weit verbreitet Sie tritt in Folge einer St rung des Flie verhaltens auf und f hrt dadurch v a beim Austrag und bei der Lagerung von Pulvern und Sch ttg tern zu verfahrenstechnischen Problemen Aus diesem Grund gibt es zur Charakterisierung des Flie verhaltens von Sch ttg tern einige Norm Testverfahren wie z B ASTM Standard D6128 1 oder ASTM Standard D6773 2 Anhand dieser Bestimmungen des Flie verhaltens des Sch ttguts bzw der dadurch im Silo vorherrschenden FlieBcharakteristika soll die Br ckenbildung an den kritischen Stellen verhindert werden indem beispielsweise die Trichter ffnung ausreichend gro dimensioniert wird Ein Nachteil dieser Bestimmungen ist aber dass diese vorrangig f r Pulver und Granulate sogenann te feindisperse Sch ttg ter angewendet werden k nnen und nicht f r grobes Sch ttgut wie bei spielsweise Hackschnitzel Rinde oder Schredderholz Jedoch gerade bei diesen Brennstoffen stellt die Br ckenbildungsneigung ein gro es Problem dar was u a ein Artikel aus dem Bayeri schen Landwirtschaftlichen Wochenblatt zeigt 50 Aufgrund der Br ckenbildung von Hack schnitzeln konnte der Biomassekessel nicht mehr mit Brennstoff beschickt werden w
204. odells mit real m glichen WY CELCN PFPEFEEFPEPPPEPERERTARERTIRCREUEEFPFFTPFELUPEFPFERBEPEEPBPEFELUEFFFFELTFELTELTPRECDPESBPEPPERPRLEEFFEFFFELUFEEN 148 Technische Zeichnung Briickenbildungstestgerat Frontansicht 167 Technische Zeichnung Br ckenbildunsstestger t Seitenansicht I 167 Technische Zeichnung Br ckenbildunsstestger t Seitenansicht ID 168 Technische Zeichnung Br ckenbildunsstestger t Draufsicht 168 Technische Zeichnung Kippcontainer Seitenansicht 169 Technische Zeichnung Kippcontainer R ckansicht nn 169 Technische Zeichnung der Sch ttgut Trocknungsbox nenen 170 Technische Zeichnung der Jenike Scherzelle 108 22222200000000 170 Tabellenverzeichnis Tabellenverzeichnis Tabelle 1 Tabelle 2 Tabelle 3 Tabelle 4 Tabelle 5 Tabelle 6 Tabelle 7 Tabelle 8 Tabelle 9 Tabelle 10 Tabelle 11 Tabelle 12 Tabelle 13 Tabelle 14 Tabelle 15 Tabelle 16 Tabelle 17 Tabelle 18 Tabelle 19 Charakteristika der verwendeten Ringversuchsbrennstoffe 000 bersicht und Anzahl der von den Projektpartnern getesteten biogenen Praxis De ons Ole ce cece we ee a eo ee Technische Daten Haver CPA 4 Conveyor 60 und die in dieser Arbeit gew hlten Messeinstellungen der Bildanalyse cccccccceseeee
205. odenplatten wird als ff nungsweite und folglich auch als Ma f r Br ckenbildungsneigung des Brennstoffes angesehen Das in Kapitel 4 2 4 genauer beschriebene Testverfahren wurde im Rahmen eines europ ischen Ringversuches auf seine Tauglichkeit gepr ft Das Verfahren wurde dabei von insgesamt 5 weite ren Partnern getestet Aufgrund der gleichzeitigen Versuchsdurchf hrung und der daraus resultie renden Zeitersparnis wurde f r den Ringversuch ein baugleiches zweites Br ckenbildungstestge r t und ein baugleicher zweiter Kippcontainer angefertigt und den skandinavischen Projektpart nern geschickt Diese Projektpartner waren die University of Copenhagen UoC bzw das Danish Technological Institute DTI das Technical Research Centre of Finland VTT und das Latvian State Forest Research Institute Silava Der erste Briickenbildungstester wurde nach den eigenen Testreihen an die H here Bundeslehr und Forschungsanstalt f r Landwirtschaft Landtechnik und Lebensmitteltechnologie Francisco Josephinum BLT in Wieselburg sterreich und an das Walloon Agricultural Research Centre CRA W geschickt Alle Projektpartner bekamen zur Durchf hrung der Tests eine zum Teil gemeinsam erarbeitete genaue Anleitung zur Versuchs durchf hrung mitsamt notwendiger Versuchsausr stung wie beispielsweise dem Sch ttdichtebe halter Zus tzlich zu den Ger tschaften wurden zwei Ringversuchsbrennstoffe zu den Partnern geschickt um nach erfolgter Durchf hr
206. odurch die Anlage ausfiel und folglich die W rmeversorgung nicht mehr gew hrleistet war Abbildung 2 Abbildung 2 Im Lager auftretende Probleme mit den Brennstoffen Hackschnitzeln links und Hobelsp ne rechts Einleitung und Problemstellung 25 Abbildung 2 zeigt dass unterschiedliche biogene Festbrennstoffe unterschiedliche Probleme bei der Lagerentnahme hervorrufen k nnen wie beispielsweise eine Br ckenbildung im Bild rechts Ob jedoch ein Brennstoff diese Probleme hervorruft kann derzeit anhand einfach zu bestimmen der Parameter wie z B der Sch ttdichte nicht schon vor der Einlagerung abgesch tzt werden Des Weiteren fehlt wie bereits erw hnt nach derzeitigem Stand zudem eine Norm zur Bestim mung dieses Brennstoffparameters Einen m glichen Ansatz welcher als Grundlage hierzu dienen k nnte stellen die Arbeiten von Mattsson 1990 82 1996 84 2002 85 dar In den Untersu chungen wurde ein Testger t bzw Prototyp entwickelt mit dem eine direkte Bestimmung der Br ckenbildung m glich war Gleichzeitig erfolgte eine Brennstoffcharakterisierung mittels Sie bung welche Aussagen ber die Partikelform gr e und Korngr enverteilung des Brennstoffes liefern sollte Obwohl die Brennstoffcharakterisierung und der Prototyp einige Schw chen auf weisen scheint dieses Verfahren ein interessanter Ansatz f r eine Norm Bestimmung darzustel len Problemstellung Zusammenfassend kann festgehalten werden dass
207. olche Aufnahme eines Regressors d e G te der Regressionsfunktion er h ht werden ohne dass jedoch das Modell dadurch aussagekr ftiger wird Diesen Effekt ber ck sichtigt das adjustierte Bestimmtheitsma R q auch korrigiertes BestimmtheitsmaB R korr ge nannt welches einen Strafterm besitzt der die Aufnahme eines nicht zur Modellverbesserung beitragenden Regressors bestraft Das adjustierte Bestimmtheitsma l sst sich gem Formel 35 berechnen wobei K die Zahl der Beobachtungswerte J die Zahl der Regressoren K J I die Zahl der Freiheitsgrade darstellt Zur besseren Erkl rung l sst sich das adjustierte R durch mathematisches Umformen von For mel 32 auch wie folgt Formel 36 6 berechnen a _ RSS n k 36 Radj 1 TSS n 1 mit RSS Residual Sum of Squares nicht erkl rte Streuung TSS Total Sum of Squares Gesamtstreuung n Anzahl der Beobachtungswerte k Anzahl unabh ngiger Variablen Anhand Formel 36 lassen sich durch das Hinzuf gen einer weiteren unabh ngigen Variablen fol gende gegenl ufige Effekte feststellen 6 e Die nicht erkl rbare Streuung RSS verringert sich wodurch das adjustierte R ansteigt oder e die Anzahl der unabh ngigen Variablen k steigt wodurch das adjustierte R sinkt Je nachdem welcher dieser beiden Effekte berwiegt kann das adjustierte R durch Hinzuf gen einer erkl renden Variablen sinken unver ndert bleiben oder ansteigen 6 Aufgrund dieses Ef 10
208. olglich muss f r einen Vergleich der Sch ttdichten unterschiedlicher Brennstoffe die Sch ttdichte auf einen einheitlichen bzw gemeinsamen Wassergehalt bezogen werden Entweder werden die Sch ttdichten wasserfrei be zogen auf die Trockenmasse angegeben oder s e werden auf den praxisnahen Bezugswasserge halt 4 von 15 umgerechnet Aus praktischen Gr nden wird bei der Umrechnung die Quel lung und Schwindung des Brennstoffes vernachl ssigt welche bei Holzhackschnitzeln unterhalb des Fasers ttigungspunktes auftreten 4 30 Je nach Holzart liegt der Fasers ttigungsbereich zwischen einem Wassergehalt von 18 und 26 114 35 ap lt y 0 712 x 17 0 25 5 S 20 Y Y 5 15 Oo a 10 S 5 gt N oTo 0 Z gt 5 5 ap 10 Q x 15 ap ma 20 O 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 70 Wassergehalt Abbildung 5 Korrekturfunktion f r Sch ttdichtebestimmungen von Hackschnitzeln wasserfrei als Funktion des Wassergehaltes zum Messzeitpunkt 56 Stand des Wissens 33 Wie bereits erw hnt wird aus praktischen Gr nden bei der Umrechnung der Sch ttdichte auf einen praxisnahen Bezugswassergehalt die Schrumpfung und Quellung vernachl ssigt Jedoch zeigen Untersuchungen von Hartmann et al 56 dass die Schrumpfung vor allem unterhalb des Fasers ttigungspunktes zwischen 18 und 26 Wassergehalt einen Einfluss auf die Sch ttdich te aufweist Abbildung 5 Durch die Volumenschwin
209. ormel 54 an die gemessenen ff nungsweiten OW100 Wie in Abbildung 70 erkennbar wird mit dem Hackschnitzelmodell Formel 54 ein Be stimmtheitsma von R 0 896 bzw ein adjustiertes Bestimmtheitsma von R2 a 0 882 erzielt Der mittlere absolute Fehler zwischen gemessener und gesch tzter ffnungsweite betr gt 32 2 Der hohe Fehler von 32 2 relativiert sich aber wieder wenn dieser in Relation zur Vergleich barkeit der ffnungsweitenbestimmung direkte Bestimmung der ffnungsweite gesetzt wird Als Vergleichsbrennstoff dient am besten der Ringversuchsbrennstoff Grobhackgut da die ge messene ffnungsweite OW100 ann hernd mit dem gesch tzten Mittelwert der Modellrechnung bereinstimmt e Gemessene ffnungsweite mit dem Br ckenbildungstestger t 32 6 cm vgl Tabelle 8 e Berechneter Mittelwert mittels Regressionsanalyse 30 3 cm Wird der Variationskoeffizient des Ringversuchsbrennstoffs Grobhackgut 16 8 Tabelle 8 mit dem absoluten mittleren Fehler verglichen 32 2 so liegt die Abweichung der Modellrechnung nur um 15 4 ber dem gemessen Wert Neben dem mittleren absoluten Fehler MAF kann zu Vergleichszwecken auch der Variationskoeffizient der Sch tzung genutzt werden Dieser wurde automatisch von der SAS Software berechnet Quotient aus Standardsch tzfehler s und Mittelwert y vgl Kapitel 4 8 1 3 und weist f r das Hackschnitzelmodell den Wert 27 8 auf Anhand die Ergebnisse und Diskussion 141 ses
210. pho logie in quantitativer Hinsicht Neben den gerade beschriebenen Formfaktoren wird die Kornformbeurteilung bei gr berem Sch ttgut u a auf das Verh ltnis von L nge zu Breite des jeweiligen Partikels bezogen Voraus setzung zur Bestimmung dieses Langen Breiten bzw L ngen Durchmesser Verh ltnisses ist eine Einzelpartikelmessung welche einerseits mit Hilfe eines Kornform Messschiebers 40 oder andererseits einer photo optischen Bestimmung m glich ist 64 65 Bei der letztgenannten pho to optischen Bestimmung kann dabei unterschieden werden zwischen statischer 64 und dynami scher 65 Bildanalyse Der Vorteil einer photo optischen Bestimmung welche im Folgenden Kapitel dargestellt wird ist beispielsweise die gleichzeitige automatisch durchgef hrte Bestim mung von Partikelform und Partikelgr e 3 1 4 Partikelgr enverteilung Neben der im letzten Kapitel genannten Partikelform stellt die Partikelgr e bzw die Partikelgr Benverteilung eine weitere wichtige physikalisch mechanische Kenn bzw Einflussgr e von Sch ttg tern dar Denn durch Partikelgr enanalysen werden Partikelsysteme an Hand sic von repr sentativen Proben mit dem Ziel charakterisiert Gr eninformationen mit anderen wichtigen physikalischen Eigenschaften wie Festigkeit Flie f higkeit L slichkeit usw zu verkn pfen 36 Definiert ist die Partikelgr e gem DIN 66160 22 als ein Feinheitsmerkmal mit der Dimen sion
211. punkt Erster Br ckeneinsturz OW50 Offnungsweite am Messpunkt gt 50 Br ckeneinsturz OW100 Offnungsweite am Messpunkt 100 Br ckeneinsturz SW Sch ttwinkel Q Quartil 1 Q3 Quartil 3 Qo Quantil 0 9 IQA Interquartilsabstand SSP S gesp ne HS Hobelsp ne PB Praxisbrennstoff Hackschnitzel MS Miscanthus HSC Hack schnitzel R_NG Rinde nicht geh ckselt R_G Rinde geh ckselt PE Pellets RRF Ringversuchsbrennstoff Feinhackgut RRG Ringversuchsbrennstoff Grobhackgut HF Schredderholz GR Gras GE Getreide BAM Bambus Tabelle 25 Messergebnisse der Silava Brennstoffe Brenn ee Cr Bing Se aoe FR RN Meats H cc Ang vee Y HEH Re NEE HE HE o m H ns 61 7 SSP 56 2 20 71 Ad TER th Va aa aha an So ER I KS 2 2 2 9 ATTA aa SES oS end ee KOT S 9 9 9 9 G 9 9 9 9 9 2 9 9 9 as 206 a7 sel nl ral s2 226 nl ts 1 8 486 aef 32 asof 608 al 49 1337 3 89 6971 air a ke Nn I BET 7 2 D 9 9 D e 336 400 374 3641 3901 390o asul soif 390 sss 273 mm sal aaf sial nal 4o sol mal 286 sa ens a 10 1 M Wassergehalt D 5 Schiittdichte bezogen auf 15 Wassergehalt MP mittlere Partikelgr e KFF Kornformfaktor LD L ngen Durchmesser Verh ltnis RAU Rauigkeit OW1 ff nungsweite am Messpunkt Erster Br ckeneinsturz OW50 Offnungsweite am Messpunk
212. r Feuchte wird Der Wassergehalt wird bestimmt indem eine Probe in einem Trockenschrank bei 105 C bis zur Massenkonstanz d h bis keine weitere Gewichtsabnahme mehr eintritt trocknet 27 73 89 Gem dieser Trockenschrank Methode sollte die Trocknungsdauer 24 h im Allgemeinen nicht berschreiten um einen unn tigen Verlust an leicht fl chtigen Verbindungen zu verhindern entweichen bereits ab 80 C 28 Untersu chungen von B hm 4 zeigten jedoch dass einerseits die geforderte Gewichtskonstanz erst nach den vorgeschriebenen 24 h eintritt und andererseits eine Ubertrocknung der Brennstoffprobe bei Biomassebrennstoffen meist nur zu einem geringen Fehler f hrt Neben dieser Trockenschrank Methode 27 28 gibt es weitere sogenannte Schnellbestim mungsverfahren zur Bestimmung des Wassergehaltes die auf den folgenden Messprinzipien ba sieren in Klammern sind die Verfahren genannt e Thermogravimetrische Verfahren Gefriertrocknung Infrarottrocknung Mikrowellen trocknung e Elektrische Verfahren kapazitive Verfahren Leitf higkeitsverfahren Mikrowellen Time Domain Reflectometry Verfahren e Optische Verfahren Infrarot Reflektionsverfahren und e Hygrometrische Verfahren Luftfeuchte Ausgleichsverfahren Vergleichsmessungen oder Praxistests mit Messger ten f r die Schnellbestimmung des Wasser gehaltes bzw der Holzfeuchte sind f r Anwendungen bei Sch ttgutbrennstoffen Holzhackschnit zel Holzpel
213. r wurde daraufhin auf einer Waage gewogen Anschlie end wurde die Sch ttdichte gem Formel 14 berechnet m m 14 Dar bei Mar V Da die Sch ttdichte m Lieferzustand in kg m3 Ma der Wassergehalt im Lieferzustand als Massenanteil in Prozent m die Masse des leeren Beh lters in kg m die Masse des gef llten Beh lters in kg V das Nettovolumen des Messzylinders in m ist Die Bestimmung wurde zwei Mal wiederholt wodurch die endg ltig berechnete Sch ttdichte das ar thmetische Mittel aus drei hintereinander folgenden Messungen darstellt Aufgrund des vermu teten Einflusses auf die ffnungsweite wurde entschieden die Sch ttdichte nicht auf eine Genau igkeit von 10 kg m anzugeben sondern abweichend zur Norm 30 auf 1 kg m genau zu be rechnen Somit sollte der Informationsgehalt der Sch ttdichte gesteigert und eine m gliche Un sch rfe in der Modellentwicklung in Kapitel 4 8 verhindert werden Unmittelbar nach der Bestimmung der Sch ttdichte musste der Wassergehalt gem Norm DIN EN 14774 28 ermittelt werden was m folgenden Kapitel genauer erkl rt wird 4 5 Wassergehalt Aufgrund des Einflusses auf die Br ckenbildung 82 wurde der Wassergehalt des Brennstoffes bestimmt Die Bestimmung erfolgte gem Norm DIN EN 14774 28 Eine leere und saubere Alu Schale wurde auf 0 1 g genau gewogen und das Gewicht notiert Anschlie end wurde zwi schen 300 g und 700 g Probenmaterial mitsamt der Sc
214. r 1991 Sch ttguteigenschaften Allgemeine Sch ttguteigenschaften und ihre Darstellung in Kurzform Frankfurt am Main Deutsches Nationalkomitee der FEM VDMA 12 Seiten Felderer B Homburg S 2005 Makro konomik und neue Makro konomik 9 Aufl Berlin Springer Verlag 473 Seiten ISBN 978 3 540 25020 3 Gerhold Dr K H 2008 Energiezentrale im Silo Bayerisches Landwirtschaftliches Wo chenblatt Jg 198 Nr 39 vom 26 09 2008 S 88 H rdtlein M Eltrop L 2004 Teil 1 Brennstoffeigenschaften Auswirkungen und Ein flussm glichkeiten In Hardtlein M Eltrop L Thr n D Hrsg Voraussetzungen zur Standardisierung biogener Festbrennstoffe Schriftenreihe Nachwachsende Rohstoffe Nr 23 M nster Landwirtschaftsverlag 678 Seiten ISBN 3 7843 3296 X Hartmann H 2009 Transport Lagerung Konservierung und Trocknung aus Kaltschmitt M Hartmann H Hofbauer H Hrsg Energie aus Biomasse Grundlagen Techniken und Verfahren 2 neu bearb u erw Aufl Dordrecht Springer Verlag 1030 Seiten ISBN 978 3 540 85094 6 S 277 332 Hartmann H Bohm T 2000 Bestimmung des Wassergehaltes und der physikalisch mechanischen Brennstoffeigenschaften aus Eigenschaften biogenen Festbrennstoffe Be stimmung Beeinflussung Standardisierung Schriftenreihe Nachwachsende Rohstoffe Nr 17 Landwirtschaftsverlag M nster 2001 311 Seiten ISBN 3 7843 3104 1 Hartmann H B hm T 2004 Physikalisch mecha
215. r Standardfehler t Wert Pr gt Itl Toleranz VIF Intercept 4 5251 9 1657 0 49 0 624 0 KFF 7 0553 3 7194 1 9 0 0644 0 3092 3 2347 MP 0 7031 0 1229 3 12 lt 0001 0 1527 6 5508 M 0 2832 0 2393 1 18 0 2432 0 0859 11 6403 LD 6 4037 2 5104 2 55 0 0143 0 0693 14 4249 M LD 0 2427 0 0606 4 00 0 0002 0 0258 38 7688 M MP 0 0058 0 0033 1 77 0 0832 0 0628 15 9154 Pr Wahrscheinlichkeit VIF Variance Inflation Factor KFF Kornformfaktor MP mittlere Partikelgr e M Wassergehalt LD L ngen Durchmesser Verh ltnis Wie in Tabelle 17 erkennbar erweist sich die Konstante Intercept als nicht signifikanter Parame ter Pr gt Itl 0 624 Diese verbleibt jedoch in der Modellrechnung da sich das Modell ohne eine Konstante d h die gesch tzte Funktion wird zur Ursprungsgerade deutlich verschlechtert Zudem besitzt es keine mathematische G ltigkeit mehr da die Summe der Residuen nicht mehr den Wert 0 ergibt Neben der beschriebenen Konstante Intercept st zudem der Parameter Wassergehalt mit einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 24 3 behaftet Aufgrund des in den Vorversuchen festgestellten erkennbaren Einflusses des Wassergehaltes auf die ffnungsweite wurde dieser Parameter jedoch im Hackschnitzelmodell belassen Neben dem Problem der hohen Irrtumswahrscheinlichkeit weisen der Toleranz Wert von 0 086 und der VIF Wert von 11 64 auf eine gegebene Kollinearitat hin welche eine Verletzung der Regressionspr mis
216. r Ver suche besteht ein Kontakt zwischen Br cke und der Containerwand auf der Nicht Befiillseite Dies ist doppelt so oft der Fall wie auf der Bef llseite wo ein Wandkontakt nur in 23 9 aller Messungen auftrat Aufgrund der Ergebnisse kann festgehalten werden dass wie schon in vielen weiteren Arbeiten festgestellt die Sch ttgutcontainerwand einen Einfluss auf die Brennstoffbr cke bzw auf die ffnungsweite besitzt Daraus ergibt sich Folgendes f r die zuk nftige Versuchsdurchf hrung Um die Wandeinfl sse zu minimieren darf der Sch ttgutcontainer nicht schmaler werden Ergebnisse und Diskussion 127 5 1 7 Vergleichbarkeit Aufgrund der Zielstellung dieser Arbeit eine geeignete und v a standardisierbare Testmethode zur Bestimmung der Br ckenbildungseigenschaften zu erarbeiten musste die vorgeschlagene Methode der direkten Bestimmung der Br ckenbildung n einem Ringversuch auf hre Tauglich keit getestet werden Um im Anschluss an den Ringversuch Aussagen ber die Tauglichkeit des Verfahrens zu erhalten d h um Aussagen ber Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit treffen zu k nnen wurden zwei Brennstoffe mit der Versuchsapparatur von Projektpartner zu Projektpartner verschickt Anhand des n Kapitel 4 6 bzw Abbildung 42 dargestellten Versuchsprogrammes erfolgte mit den Ringversuchsbrennstoffen an den Partnerinstituten u a die Bestimmung der ff nungsweite mit dem Br ckenbildungstestger t Im Folg
217. r prozentuale Flachen Anteil der jeweiligen Gr enklasse i in LD das L ngen Durchmesser Verh ltnis der jeweiligen Gr enklasse i KFF der Kornformfaktor der jeweiligen Gr enklasse i RAU die Rauigkeit der jeweiligen Gr enklasse i 2V die Summe der prozentualen Fl chen Anteile aller Gr enklassen 100 in die Gr enklasse i 1 2 46 ist Material und Methoden 93 Wie oben erw hnt wurde durch die Gewichtung der fl chenm ige Anteil der jeweiligen Gr Benfraktion an der Gesamtprobe verst rkt d h eine Gr enklasse die beispielsweise nur zu 0 01 n der Gesamtprobe enthalten war wurde weniger stark gewichtet wie eine die zu 2 5 enthalten war Im Gegensatz zum L ngen Durchmesser Verh ltnis zum Kornformfaktor und zur Rauigkeit wurden die abgeleiteten Messgr en der Bildanalyse aus Kapitel 4 7 2 5 d h die mittlere Parti kelgr e das Quartil 1 und 3 das Quantil 0 9 sowie der Interquartilsabstand ohne weitere Ge wichtung f r die Modellentwicklung verwendet hnlich war es mit den Messgr en aus Kapitel 4 3 und 4 5 Der Sch ttwinkel und der Wasser gehalt konnten ohne weitere Gewichtung und somit wie vorliegend in die Modellrechnung aufgenommen werden Im Gegensatz dazu wurde die Sch ttdichte auf einen Wassergehalt von 15 bezogen Somit wurde verhindert dass einerseits der vermutete Einfluss der Sch ttdichte vom Wassergehalt berlagert bzw verzerrt wurde und andere
218. ranz erfolg te mittels Formel 52 3 6 69 und wurde durch die SAS Option TOL durchgef hrt T 1 R 52 Dabei wird f r jede Variable X das Bestimmtheitsma R f r seine Erkl rung Sch tzung durch die anderen Variablen berechnet Anhand von Formel 52 und nach Brosius 6 konnten folgende Schl sse gezogen werden e Werte unter 0 1 wiesen auf eine vorhandene Kollinearit t hin und e Werte kleiner 0 01 lie en nahezu sicher auf eine Kollinearit t schlie en Die weitere M glichkeit eine Multikollinearitat aufzudecken besteht in der Berechnung des so genannten Variance Inflation Factor kurz VIF Dieser ergibt sich aus dem Kehrwert der Toleranz siehe Formel 53 und wurde wie die Toleranz von der Software berechnet Option VIF 94 1 1 VIE ze 53 J T 1 R Gem der Berechnung aus dem Kehrwert der Toleranz deuten VIF Werte 10 auf eine Multi kollinearit t hin 6 Ab diesem Wert sinkt folglich die Genauigkeit der Sch tzwerte Gem Backhaus 3 kann durch Entfernen einer Variablen die Kollinearit t gesenkt werden Dies f hrt jedoch dann zu Problemen wenn genau diejenige Variable entfernt wird von der angenommen wird dass sie den gr ten Einfluss auf die abh ngige Variable hat Da wie oben schon erw hnt eine Kollinearit t bei empirisch bestimmten Daten fast immer vorhanden ist wurde ein gewisses Ma an Kollinearit t akzeptiert Nicht normalverteilte St rgr en Die letzte Pr mis
219. rd der Scherdeckel vorsichtig auf das Probenmaterial aufgelegt wodurch der in Abbildung 10 erkennbare schemati sche Aufbau der Scherzelle erreicht ist 42 Stand des Wissens Scherzelle po A AN had FFA Av z Wandprobe Abbildung 10 Aufbau der Jenike Scherzelle fiir die Wandreibungsbestimmung 103 Bevor die Messung gestartet werden kann muss der Gewichtsbiigel auf den Scherzellendeckel gesetzt werden Gem ASTM Standard D6128 1 wird bei der Bestimmung der Wandreibung mit der h chsten Wandnormalkraft begonnen oy in Abbildung 11 wodurch die Normalgewichte am Gewichtbiigel eingelegt werden miissen Im weiteren Versuchsablauf nimmt diese dann schrittweise ab Abbildung 11 Die Messung wird gestartet indem der mit dem Scherzellendeckel verbundene Motor zu ziehen beginnt Der Ziehmotor ist mit einem Datenschreiber verbunden der die gemessene Zugkraft auf zeichnet Somit steigt die Wandschubspannung ty an Im zeitlichen Verlauf nimmt die Wand schubspannung ab d h das Sch ttgut auf der Bodenplatte f ngt an sich zu bewegen Die Wand schubspannung nimmt immer weiter ab bis sie ein konstantes Niveau erreicht hat tw1 und somit der Zustand des sogenannten station ren Flie en Abbildung 11 103 erreicht ist Die konstan te Wandschubspannung ty ist dabei charakteristisch f r die verwendete Wandnormalspannung Oy Nach dem Erreichen der konstanten Wandschubspannung wird Normalgewicht entfernt
220. rechnet Nummer Durchmesser Ordinary Least Squares ffnungsweite am Messpunkt Erster Br ckeneinsturz ffnungsweite am Messpunkt 100 Br ckeneinsturz ffnungsweite am Messpunkt gt 50 Br ckeneinsturz ber cksichtigte Variable Pascal PB PC PE PE XL PMMA XT Pp PROC REG PVC Qo 9 Q Qos Q Qo 75 Qp QQ Plot r R_G R_NG R2 R24 RAU RMSE s RRF RRG RSQUARE RSS SAS sic Silava sin P KFF SSP STAT Stdabw SW tan TC l TFZ TOL TS TSS tab TU U u u a UoC y i v a Var Abk rzungs und Symbolverzeichnis 19 Praxisbrennstoff Hackschnitzel Personal Computer Pellets Pellets extra groB Polymethylmethacrylat extrudiert Plexiglas Perzentil p Programmierbefehl SAS fiir die Regressionsanalyse Polyvinylchlorid Quantil 0 9 Quartil 1 Quartil 3 Quantil p Quantil Quantil Plot Radius Rinde geh ckselt Rinde nicht geh ckselt Bestimmtheitsma adjustiertes Bestimmtheitsma Rauigkeit root mean square error Ringversuchsbrennstoff Feinhackgut Ringversuchsbrennstoff Grobhackgut Bestimmtheitsma R Residual Sum of Squares nicht erklarte Streuung Statistical Analysis Systems lateinisch so wirklich so Latvia State Forest Research Institute Silava Lettland Sinus Kornformfaktor S gesp ne Statistik Anweisung der SAS Software Standardabweichung Sch ttwinkel Tangens Technical Committee empiris
221. rechnung Diese wurde in dieser Versuchs reihe aufgrund der separaten Bestimmungsmethode nicht durchgef hrt vgl Kapitel 4 4 Die Scherzelle wurde danach auf die vorgesehene Stelle im Scherger t platziert Deckel und Quertr ger aufgesetzt der Aufh nger samt Gegengewicht Fa in Abbildung 19 eingeh ngt und die bei den Zugstangen mit dem Quertr ger verbunden Die Messung wurde gestartet indem der Scher deckel in eine Drehbewegung Richtung versetzt wurde Die dabei entgegenwirkenden Kr fte F und F2 wurden vom Messger t aufgezeichnet Bei dem am Lehrstuhl vorhandenen Messger t RST Ol pc Abbildung 20 erfolgte der weitere Versuchsablauf automatisch Nachdem der Zu stand des sogenannten station ren Flie ens erreicht wurde verringerte das Messger t automatisch die Normalkraft Fy Abbildung 20 Ringscherger t RST O1 pc 81 Bei der Aufzeichnung der Daten bzw bei Durchf hrung der Versuche konnte Folgendes beobach tet werden Der Scherdeckel verkantete sich mit dem Versuchsgut wodurch dieser berm ig angehoben wurde Diese Anhebung f hrte zu einer fehlerhaften Aufzeichnung der Scherkr fte F und Fr wodurch diese Messung abgebrochen wurde Nach weiteren fehlgeschlagenen Versuchen wurde der gesamte Versuch mit dem Ringscherger t abgebrochen Aufgrund der fehlgeschlage nen Bestimmung mit dem Ringscherger t wurde anschlie end eine Bestimmung mit der Jenike Scherzelle durchgef hrt Dies wird im folgenden Kapitel darge
222. rechnung der Br ckenbildung 000000000000000000000000 86 Multiple Regressionsanalyse uuussssssssssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 87 Mode WO GMAT CUNO sasssa ossen ASEAS AEEA 88 Sch tzung der Regressionsfunktion cccccccccccsssssssssssssseececcceeeeeeeeeeaaaaaesssseseeeeeeeeeeeees 89 Pr fung der Regressionsfunktion cccccsssessssssseeeeeecceeeeeeeeeeeeaeeessesseeeeeeeeeeeeeeeeeeeaaaaags 97 Pr fung der Regressionskoeffizienten uuessssssessnnnnnnnnnnensnsennnnnnnnenennennnnnnnnnnnnnnnnnnenn 104 Poun der Modelpanissen ana tet tase e etait ett sa aes 106 SENSIELV LAISSDABS gt ann ee ee ee eee 112 Ergebnisse und Diskussion 00000000000ss0000000000000000000000000000000000000000000000000 114 Direkte Bestimmung der Br ckenbildung ssss000sssssss0ssssssssssnnnnnnnnnnnnssssnnnse 114 Erforderliche Anzahl an Messwiederholungen ss0000000nnnnnnnnnnneeeeeeeenne 114 Eintl ss des Fullstandeses s 2222222e 2022 2 ae ee 119 Einfluss der Verweilzeit im Br ckenbildungstestger t nnnneeeeeeeeeeeen 120 Eintluss des Waasserschi licec E EEEE EE 121 Lase desEmst rzsech chte ss nm 124 Wandkontakt der Br cke uuussssssnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnennnnnn 126 Mo ee OA ee E 127 WIEedetholbarke Mepeaeaemere rere teen teeuereeen re Maren errr te rere tee treN rete sy te renr tere ren
223. rennstoffen ermittelt werden Diese Datenerhebung diente zur Ermittlung der unterschied lichen Br ckenbildungseigenschaften von europ ischen biogenen Festbrennstoffen Zudem sollten die in Rahmen dieser Messungen gewonnen Daten die Grundlage f r das in Kapitel 4 8 beschrie bene Verfahren zur Modellentwicklung der Br ckenbildung bilden Des Weiteren erfolgte gleich zeitig zu dieser Datenerhebung ein europ ischer Ringversuch in dessen Rahmen gekl rt werden sollte ob die Versuche wiederholbar und vergleichbar sind Im Folgenden sind einerseits die Ringversuchsbrennstoffe und andererseits die in der Datenerhe bung genutzten Brennstoffe genauer beschrieben 4 6 1 Ringversuchsbrennstoffe Aufgrund der Zielstellung dieser Arbeit eine geeignete und v a standardisierbare Testmethode zur Bestimmung der Br ckenbildungseigenschaften zu erarbeiten musste die vorgeschlagene Methode in einem Ringversuch auf ihre Tauglichkeit getestet werden Um im Anschluss an den Ringversuch Aussagen ber die Tauglichkeit des Verfahrens zu erhalten d h um Aussagen ber Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit treffen zu k nnen wurden zwei Brennstoffe mit der Ver suchsapparatur von Projektpartner zu Projektpartner verschickt An den Partnerinstituten wurden anschlie end die beiden Ringversuchsbrennstoffe auf ffnungsweite Sch ttwinkel Sch ttdichte und Wassergehalt getestet Am Ende des Ringversuches wurden die Brennstoffe wieder an das TFZ geschickt und dort
224. rial und Methoden 4 Material und Methoden 4 1 Indirekte Bestimmung der Br ckenbildung mittels Schergeraten Wie in Kapitel 3 5 1 erw hnt k nnen mit Hilfe von Scherger ten u a folgende Sch ttguteigen schaften berechnet werden 103 welche m glicherweise zur Vermeidung oder zur indirekten Bestimmung der Br ckenbildung genutzt werden k nnten e Effektiver Reibungswinkel e Druckfestigkeit des Schiittgutes e Wandreibungswinkel oder e Auslaufgr e von Silos Die genannten Eigenschaften dienen u a der Auslegung von Silos bei denen die Br ckenbildung verhindert werden soll Somit k nnten diese v a die Auslaufgr e des Silos R ckschl sse auf die Br ckenbildung liefern indirekte Bestimmung der Br ckenbildung Die Bestimmung dieser Eigenschaften wird im Folgenden genauer beschrieben wobei zuerst die Versuche mit dem Ring scherger t und anschlie end die mit der Jenike Scherzelle erkl rt werden 4 1 1 Ringscherger t Im Folgenden wird zuerst Aufbau und Funktionsweise des Ringscherger tes 98 104 und an schlie end die Messung gem ASTM Standard D6773 2 beschrieben Diese Versuche wurden am Lehrstuhl Verfahrenstechnik disperser Systeme ehemals Lehrstuhl f r Maschinen und Appa ratekunde MAK an der TU M nchen in Freising Weihenstephan durchgef hrt Der schematische Aufbau des Ringscherger ts ist in Abbildung 19 links dargestellt Das Schiitt gut befindet sich zwischen Bodenring und Scherdecke
225. riebenen Versuchsdurchf hrung m glich ist Diese Bestimmung ist zudem gut wiederholbar und vergleichbar was in den obigen Kapiteln dar gestellt wurde Somit k nnen Messvorschrift und Messapparatur der Europ ischen Normungs kommission als Grundlage einer Normpr fmethode empfohlen werden Aufgrund der Ergebnisse welche 1m Rahmen der Vorversuche des Ringversuches und in der Datenerhebung gewonnen wurden wird f r die weitere Auswertung Folgendes entschieden Die weitere Auswertung wird nur noch f r den Messpunkt 100 Br ckeneinsturz durchgef hrt Die anderen Messpunkte Erster Br ckeneinsturz und gt 50 Br ckeneinsturz liefern zwar bessere Ergebnisse bez glich der Wiederholbarkeit Kapitel 5 1 8 und der Mindestanzahl an Messwiederholungen Kapitel 5 1 1 jedoch kann nicht ausgeschlossen werden dass einerseits die Bef lltechnik und andererseits die Wandeigenschaften die Br ckenbildung beeinflussen Ka pitel 5 1 5 und 5 1 6 Zudem wird der Messpunkt 100 Br ckeneinsturz als der in der Praxis am klarsten und am eindeutigsten zu beschreibende erachtet welcher nicht durch die Subjektivit t des Versuchstechnikers beeinflusst wird siehe gt 50 Br ckeneinsturz Des Weiteren begr n det sich die Entscheidung die weitere Auswertung am Messpunkt 100 Br ckeneinsturz durchzuf hren wie folgt 130 Ergebnisse und Diskussion e Der Einfluss des Wassergehaltes ist am Messpunkt 100 Br ckeneinstur
226. rkennbaren Versuchsprinzip mittig ge ffnet werden Technisch umgesetzt wurde dies durch zwei Bodenplatten aus rostfreiem Stahl welche mit Hilfe eines Fahrgestells auf zwei Schienen bewegt werden k nnen Die Bodenplatten sind mit einer PVC Matte bespannt welche folgende Funktionen besitzt e D mpfende Wirkung beim Schlie vorgang der Bodenplatten d h die Stahlplatten ber h ren sich nicht direkt und ein sanfter Schluss wird gew hrleistet e Vermeidung von Reibungswiderst nden zwischen Sch ttgut und Bodenplatte Damit die PVC Matten die Reibungswiderst nde zwischen Sch ttgut und Bodenplatte verhindern k nnen sind diese einerseits im Sch ttgutcontainer mit der Containerwand fest verbunden und andererseits unter dem Sch ttgutcontainer mit einem Gewicht auf Spannung gehalten siehe Ab bildung 23 Wie bereits erw hnt k nnen die Bodenplatten unter den PVC Matten hinweg rutschen Damit dabei die Matten nicht besch digt werden wurden die aneinander liegenden Bodenplattenkanten wie in Abbildung 22 schematisch dargestellt abgerundet Radius r 25 3 mm fi Fahrgestell Leiter Schiene Beweglicher Abbildung 23 Aufbau Br ckenbildungstestger t Ausgenommen an den abgerundeten Ecken sind die Bodenplatten eben eingebaut und waagrecht ausgerichtet Mit Hilfe zweier Gewindespindeln k nnen die beiden Platten gleichzeitig und paral lel ge ffnet werden wobei die PVC Matten welche durch ein ber Umlenkroll
227. rsatz f r Ausgabe 1971 12 Berlin Beuth 2 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 1992 DIN 66160 Messen disperser Systeme Be griffe Berlin Beuth 10 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 1996 DIN 51731 Pre linge aus naturbelassenem Holz Anforderungen und Pr fung Ersatz f r Ausgabe 1993 05 Berlin Beuth 3 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 1996 DIN EN 12047 Feste D ngemittel Bestim mung des Statischen Sch ttwinkels ISO 8398 1989 modifiziert Berlin Beuth 4 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 2001 DIN 14588 2004 04 Feste Biobrennstoffe Terminologie Definitionen und Beschreibungen Berlin Beuth 32 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 2001 DIN 51705 Pr fung fester Brennstoffe Be stimmung der Sch ttdichte Berlin Beuth 4 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 2004 DIN CEN TS 14774 1 Feste Biobrennstoffe Verfahren zur Bestimmung des Wassergehaltes Verfahren der Ofentrocknung Teil 1 Gehalt an Gesamtwasser Referenzverfahren Berlin Beuth 9 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 2004 DIN CEN TS 14774 2 Feste Biobrennstoffe Verfahren zur Bestimmung des Wassergehaltes Verfahren der Ofentrocknung Teil 2 Gehalt an Gesamtwasser Vereinfachtes Verfahren Berlin Beuth 8 Seiten Deutsches Institut f r Normung e V 2005 DIN CEN TS 14961 2005 Feste Biobrenn stoffe Brennstoffspezifikationen und klassen Berlin Beuth 41 Seit
228. rseits der Wassergehalt nicht doppelt im Regressionsmodell verwendet wurde vgl Kapitel 4 8 1 5 und 4 Die Umrechnung auf den Bezugswassergehalt wurde mittels Formel 29 durchgef hrt welche auf der Berechnung der Sch ttdichte der Trockenmasse in Norm CEN TS 15103 30 siehe Formel 14 beruht ae a 100 Prie x 100 29 mit Dziel Sch ttdichte bei Zielwassergehalt hier 15 in kg m gt Dar Schiittdichte im Lieferzustand siehe Formel 14 in kg m Mar Wassergehalt im Lieferzustand als Massenanteil in Prozent M zia Bezugswassergehalt hier 15 Im Gegensatz zu den oben erw hnten unabh ngigen Variablen erfolgte bei der abh ngigen Vari able keine weitere Gewichtung Somit wurde die ffnungsweite als abh ngige Variable wie vor liegend f r die Regressionsanalyse verwendet Abschlie end sind in Tabelle 4 alle bei der Modellentwicklung verwendeten Messgr en mitsamt Abk rzungen aufgelistet 94 Material und Methoden Tabelle 4 Verwendete Input Messgr en der durchgef hrten linearen Regressionsanalyse Verwendete Messgr en Abk rzung Abh ngige Variable Zielgr e ffnungsweite OW Unabh ngige Variablen Sch ttwinkel w e vorliegend SW Sch ttdichte bezogen auf 15 Wassergehalt Di Wassergehalt wie vorliegend M L ngen Durchmesser Verh ltnis gewichtet LD Kornformfaktor gewichtet KFF Rauigkeit gewichtet RAU Mittlere Korngr e MP Quartil 1 Quartil 3 Quantil 0 9 Q1 Q3 Qo Interquarti
229. s ADJRSQ Verfahren f r die Regressionsanalyse verwendet Wie oben kurz erw hnt wurden die beschriebenen Anweisungen manuell eingegeben Anhand dieser Verfahren f hrte die Software mit dem eingelesenen Datensatz Hackschnitzelmodell n 51 Alle Brennstoffe Modell n 76 eine Regressionsanalyse durch und lieferte eine Viel zahl an theoretisch m glichen Regressionsfunktionen Aufgrund der Annahme dass sich manche der eingelesenen bzw gemessenen Variablen gegenseitig verst rken oder abschw chen wurden im n chsten Schritt alle Wechselwirkungen mit in die Modellbildung d h Regressionsanalyse mit aufgenommen Die Wechselwirkungen Interaktionen k nnen basierend auf Formel 30 3 auch als Produkt der beiden Variablen angegeben werden Y Bo P k P2X2 P3 X1 X Xo u 30 Somit wurde im SAS Datensatz jeweils eine neue Variable generiert welche das Produkt zwei er vorhandener Variablen darstellt Anschlie end wurde mit den Variablen und den Wechselwir kungsvariablen erneut eine Regressionsanalyse durchgef hrt Aufgrund eines m glichen nichtli nearen Einflusses der unabh ngigen Variablen erfolgte im n chsten Schritt die Einf hrung weite rer neuer Variablen welche das jeweilige Quadrat der gemessenen Variablen darstellten Nach der erfolgten Regressionsanalyse mit diesen zus tzlich eingef hrten Variablen wurden abschlie Bend alle m glichen Wechselwirkungen zwischen den exponentiellen Variab
230. s Kornformfaktors zu einer ca 2 5 mal so gro en ffnungsweite OW100 und eine Halbierung bewirkt mehr als eine Halbierung der ffnungsweite OW 100 Wie in Abbildung 73 erkennbar stellt die mittlere Partikelgr e den n chsten wichtigen Einfluss faktor dar Eine h here mittlere Partikelgr e f hrt zu h heren ffnungsweiten und folglich auch zu einer h heren Br ckenbildungsneigung des Brennstoffes Auffallend ist dass dieser Parameter auch einen hohen Einfluss im Hackschnitzelmodell aufweist Kapitel 5 4 1 Gleiches gilt f r die Messgr e Wassergehalt welche in beiden Modellen eine wichtige Einflussgr e darstellt Im Gegensatz zum Hackschnitzelmodell ist der Wassergehalt im Alle Brennstoffe Modell als ex ponentielle Einflussgr e enthalten wodurch sich mit steigendem Wassergehalt auch der Einfluss auf die ffnungsweite erh ht Bei einer Parametervariation von ca 250 weist der Wassergehalt sogar einen gr eren Einfluss auf als die mittlere Partikelgr e Aufgrund dieser Ergebnisse kann festgehalten werden dass durch eine Trocknung des Brennstoffes die Br ckenbildungsneigung verringert werden kann Die Ergebnisse n Abbildung 73 suggerieren dass der Parameter L ngen Durchmesser Verh ltnis nur einen sehr geringen Einfluss auf die Br ckenbildung bzw die ffnungsweite auf weist Jedoch korreliert das L ngen Durchmesser Verh ltnis stark mit dem Kornformfaktor Kor relationskoeffizient von 0 65 welcher d
231. s best tigt wird Nur die beiden Messgr en Wassergehalt und mittlere Parti kelgr e weisen Unterschiede auf Diese Unterschiede sind weniger der Bildanalyse geschuldet Ergebnisse und Diskussion 135 vel Kapitel 5 3 2 sondern zeigen die allgemeine Problematik der Teilprobenahme bzw Proben reduktion bei biogenen Brennstoffen auf vgl DIN CEN TS 14778 1 31 DIN CEN TS 14778 2 32 DIN CEN TS 14779 33 und DIN CEN TS 14780 34 Somit sind aufgrund der Teilpro benahme und aufgrund der Inhomogenit t der Sch ttg ter geringe Unterschiede in den Messwer ten normal und m ssen akzeptiert werden Im Gegensatz zum Ringversuchsbrennstoff Feinhackgut weist das Grobhackgut eine gro e Ab weichung bei der Offnungsweite auf Dieser Unterschied begriindet sich jedoch nicht in einer m glichen Ver nderung des Brennstoffes sondern wohl eher in der gerade bei Grobhackgut ho hen Messunsicherheit der Bestimmungsmethode vgl Kapitel 5 1 Bestatigt wird dies d h dass sich der Brennstoff nicht ver ndert durch die nahezu identischen Werte des L ngen Durch messer Verh ltnisses und des Kornformfaktors Im Gegensatz zum Feinhackgut ver ndert sich die mittlere Partikelgr e bei dem Ringversuchsbrennstoff Grobhackgut kaum jedoch ist hnlich wie bei Feinhackgut eine geringf gige Erh hung der Quantile Q und Q erkennbar Dies ist wohl erneut der Teilprobenahme und der Inhomogenitat der Brennstoffprobe geschuldet Zusammenfassend kan
232. schen Formulierungen und Grunds tzen Diese sollen 1m Folgenden zuerst erkl rt werden worauf anschlie end die genaue Vorgehensweise dieser Arbeit folgt Das Grundmodell des linearen Zusammenhanges bzw der linearen Abh ngigkeit jeder multiplen Regressionsfunktion ist in Formel 24 3 6 91 92 dargestellt Y b bix bat bw 24 mit Y Abh ngige Variable bo Konstantes Glied b Regressionskoeffizienten i 1 2 D Xi Werte der unabh ngigen Variablen i 1 2 D E Abweichung des Sch tzwertes vom Beobachtungswert Wird diese allgemeine Formel in eine graphische Form berf hrt d h aus Y wird Y und aus wird e siehe Abbildung 52 kann folgendes beobachtet werden e Das konstante Glied bo ist der Schnittpunkt der Regressionsfunktion Y mit der y Achse e Die Steigung b setzt sich aus den Regressionskoeffizienten b bis bj zusammen Die in der Graphik verwendeten Daten wurden willk rlich gew hlt wodurch weder eine Achsenbeschriftung noch eine SI Einheit angef gt wurden 90 Material und Methoden e Nicht alle Beobachtungswerte empirisch bestimmten Messwerte liegen auf der Regres sionsfunktion Y e Die Abweichung e stellt den Unterschied zwischen Sch tzwert Gerade und Beobach tungswert dar wobei e positive und auch negative Werte annehmen kann In der Fachliteratur wie z B Backhaus 3 wird dieser Abstand e entweder als nicht erkl rbare Abweichung Residualgr e oder Resi
233. sen Kapitel 4 8 1 5 darstellt Da ein gewisser Grad an Kollinearit t bei empirisch bestimmten Daten immer vorhanden ist muss sich diese nicht zwangsl ufig negat v auf das Modell auswirken denn die Regressionsanalyse mittels der Methode der kleinsten Quadrate liefert bei einer Kollinearit t immer noch sogenannte BLUE Sch tzer BLUE steht dabei f r Best Linear Unbiased Estimators und bedeutet dass diese Sch tzer erwar tungstreu sind und zudem die kleinstm gliche Varianz aufweisen Folglich wird die Kollinearit t aller im Modell enthaltener Einflussgr en toleriert Im Gegensatz zu den bereits genannten nicht signifikanten Messgr en sind der Parameter mitt lere Partikelgr e und die Wechselwirkung Wassergehalt L ngen Durchmesser Verh ltnis als hoch signifikante Einflussgr en anzusehen was durch die Pr gt Itl Werte bewiesen wird Der 140 Ergebnisse und Diskussion Kornformfaktor und die Wechselwirkung Wassergehalt mittlere Partikelgr e sind mit einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 6 4 bzw 8 3 ber dem Signifikanzniveau von 5 jedoch aussagekr ftig genug um in der Modellrechnung zu verbleiben Dies wird anhand der in Abbil dung 70 dargestellten Anpassungsg te der Funktion Formel 54 deutlich 120 cm R 0 896 R24 0 882 80 60 40 Berechnete Offnungsweite OW100 0 20 40 60 80 100 cm 140 Gemessene Offnungsweite OW100 Abbildung 70 Anpassungsg te des Hackschnitzelmodells F
234. senverletzung tritt ein wenn die St rgr en nicht normalverteilt sind Ist dies der Fall k nnen immer noch die BLUE Regressionskoeffizienten mit der kleinsten Quadrate Metho de gesch tzt werden jedoch s nd d e anschlie enden F und t Tests ung ltig da diese auf einer Normalverteilung basieren Basierend auf dem sogenannten zentralen Grenzwertsatz kann aber gefolgert werden dass bei einer gewissen Zahl an Beobachtungen K gt 40 3 die Signifikanz tests unabh ngig von der Verteilung der St rgr en g ltig sind 3 berpr ft wurde die Normal verteilung der St rgr en anhand eines Quantil Quantil Plots Bei diesem QQ Plot wurden die 112 Material und Methoden standardisierten Residuen gegen die Quantile einer Normalverteilung aufgetragen Im Fall einer Normalverteilung lagen die aufgetragenen Wertepaare im QQ Plot ungef hr auf einer Linie was in Abbildung 57 schematisch dargestellt ist Standardisierte Residuen oO Quantile der Normalverteilung Abbildung 57 Schematischer OO Plot mit normalverteilten St rgr en 69 ge ndert 4 8 2 Sensitivit tsanalyse Im Anschluss an das Auswahlverfahren zur Bestimmung des optimierten Modells wurde analy siert welchen Einfluss die jeweiligen Parameter auf die Br ckenbildungsneigung haben Dies konnte entweder anhand der standardisierten Regressionskoeffizienten Beta Werte der unabh n gigen Variablen erfolgen oder in einer sog Sensitivit tsanalyse betrachtet werd
235. sfehler 3 auf das konstante Glied bo auswirkt und dieses damit nicht mehr unabh ngig bzw unverzerrt ist Laut Backhaus 3 ist aber n den meisten F llen das konstante Glied nicht von gro er Bedeutung Aus diesem Grund wurde eine Verzerrung des konstanten Gliedes toleriert 108 Material und Methoden Falsche Auswahl der Regressoren Die abh ngige Variable kann von einer Vielzahl unabh ngiger Variablen abh ngen welche alle m Regressionsmodell auftauchen sollten Da jedoch manche Einflussgr en welche beispiels weise unbekannt oder zu aufwendig zu bestimmen sind nicht in das Modell mit aufgenommen werden k nnen kann es zu einer Verzerrung der Sch tzwerte kommen Dies muss nicht der Fall sein wenn die Einflussgr en nicht mit der St rgr e korrelieren In diesem Fall kommt es jedoch wieder zu dem schon erw hnten systematischen Messfehler Schwerwiegender ist der Fall wenn aufgrund einer Korrelation der Variablen i mit der St rgr e u der Regressionskoeffizient b bersch tzt wird Dies f hrt zum Vernachl ssigen einer Variablen underfitting da der Teil der Variation von Y welcher von der St rgr e u stammt f lschlicherweise der Variablen X zuge ordnet wird Neben dem sogenannten underfitting kann es auch zu einem overfitting kommen vgl AIC Kriterium wenn dem Regressionsmodell zu viele sachlich unlogische und auch nicht erkl rende Variablen hinzugef gt werden Dies f hrt dazu dass die Sch tzer verz
236. siehe Kapitel 4 2 4 aufzufangen Im Anschluss an die vollst n dige Entleerung des Briickenbildungstestgerates konnte die Sch ttwinkelbestimmung erfolgen Abbildung 39 BigBags auf Gabelzinken montiert links und w hrend des Entleerens Mit Hilfe des Gabelstaplers wurde ein BigBag angehoben und der untere Auslauf ge ffnet Somit konnte ein gleichm ig aufgesch tteter Sch ttkegel erzeugt werden Abbildung 39 rechts wobei der BigBag immer wieder leicht angehoben werden musste um eine Verf lschung der Kegelh he durch den aufliegenden Auslauf auf Kegelspitze zu vermeiden Nachdem der Sch ttkegel gleichm ig aufgesch ttet wurde konnte der Sch ttwinkel gem Formel 13 bestimmt werden 4xh a arctan eS 13 dabei ist h die H he des Schiittkegels in cm D D gt die orthogonalen Durchmesser des Schiittkegels in cm Die H he h wurde mit Hilfe einer Nivellierhilfe einer Wasserwaage und eines Zollstocks oder Ma band gemessen wie in Abbildung 40 schematisch dargestellt t Wasserwaage Nivellierhilfe BE H he h bea ibaa iaoa i boa aji a i bonoa i poai d e a reaa rea nn ee ee e s resa rea ree ajte en r eea se anee an BANN Boden Horizontale nn Abbildung 40 Methodik zur Bestimmung der Sch ttkegelh he h Material und Methoden 71 Auf die Spitze des Sch ttkegels wurde vorsichtig die Nivellierhilfe aufgelegt wobei darauf ge achtet wurde die Kegelspitze nicht einzudr cken Eine Verringerung der K
237. skussion 123 Abbildung 63 zeigt die an den jeweiligen Messpunkten gemessenen Offnungsweiten mit unter schiedlich feuchtem bzw trockenem Fichtenhackgut Zu erkennen ist dass mit steigendem Was sergehalt auch die Offnungsweite an den Messpunkten Erster Briickeneinsturz und gt 50 Br ckeneinsturz leicht ansteigt Signifikant wird der Anstieg der Offnungsweite am Messpunkt 100 Briickeneinsturz An diesem Messpunkt nimmt die Offnungsweite bei Fichtenhackgut ab einem Wassergehalt von 34 deutlich zu Im Vergleich zur Offnungsweite bei einem Wasserge halt von 29 verdoppelt sich die Offnungsweite bei einem Wassergehalt von 47 Der Verlauf der Offnungsweite am Messpunkt 100 Briickeneinsturz l sst sogar auf einen exponentiellen Einfluss des Wassergehaltes schlie en Des Weiteren sind in Abbildung 63 die Standardabwei chungen der Messergebnisse dargestellt Anhand der niedrigen Standardabweichungen zeigt sich dass die Erh hung der Offnungsweite nicht als Messfehler sondern als Einfluss des Wassergehal tes interpretiert werden kann Best tigt wird der Einfluss des Wassergehaltes auf die Offnungs weite durch die Ergebnisse von Mattsson 82 Auch er stellte fest dass bei steigendem Wasser gehalt die Br ckenbildungsneigung zunimmt Bei beiden Brennstoffen ist Folgendes zu erkennen e Mit steigendem Brennstoffwassergehalt nimmt auch die ffnungsweite zu bzw die Br ckenbildungsneigung steigt an e An den Messpunk
238. ssion 121 dass sich das Sch ttgut zu setzen beginnt Dadurch verkleinern sich die 1m Sch ttgut vorhande nen Hohlr ume und die Partikel haften durch die intensive Ber hrung und Vernetzung fester zu sammen Dieser Effekt der auch be anderen Sch ttg tern v a bei feindispersen auftritt kann entweder als Zeitverfestigung 111 Verklumpung 103 oder Caking 103 bezeichnet werden Warum am Messpunkt 100 Br ckeneinsturz die ffnungsweite nach der Lagerdauer von drei bis vier Tagen m Vergleich zur sofortigen Messwiederholung abn mmt kann an dieser Stelle nicht begr ndet werden Eine m gliche Erkl rung daf r k nnte die bereits beschriebene Messunsicherheit darstellen 40 Zeitspanne zwischen den Messwiederholungen EB Sofortige Messwiederholung 3 4 Tage Lagerung O 3 Standardabweichung ffnungsweite gt N N UJ n Oo a He O Erster Br ckeneinsturz gt 50 Br ckeneinsturz 100 Br ckeneinsturz Abbildung 62 Einfluss der Verweilzeit im Br ckenbildungstester auf die ffnungsweite Wie gerade erw hnt beeinflusst die Verweilzeit des Sch ttgutes im Br ckenbildungstestger t die ffnungsweite Folglich wurden die Testpartner angewiesen die Br ckenbildungstests genauer gesagt die Messwiederholungen des Br ckenbildungstest unmittelbar anschlie end zu wiederho len und das Sch ttgut nicht tagelang 1m Testger t lagern zu lassen Falls das Sch ttgut im Br ckenbildu
239. stellt 54 Material und Methoden 4 1 2 Jenike Scherzelle Aufgrund der fehlgeschlagenen Messung mit dem Ringscherger t erfolgte eine weitere Versuchs reihe zur Bestimmung wichtiger Sch ttguteigenschaften um mit diesen die Br ckenbildung m g licherweise indirekt bestimmen zu k nnen Diese Versuchsreihe wurde mit einer Jenike Scherzelle durchgef hrt Der Versuchsaufbau und die Versuchsdurchf hrung werden m Folgen den genauer beschrieben wobei die Versuchsdurchf hrung erneut am Lehrstuhl Verfahrenstech nik disperser Systeme ehemals Lehrstuhl f r Maschinen und Apparatekunde MAK an der TU M nchen in Freising Weihenstephan durchgef hrt wurde Das in Kapitel 4 1 1 bereits beschriebene Messverfahren hnelt sehr dem im Folgenden beschrie benen Getestet wurden wiederum die beiden gesiebten S gesp neproben Gem ASTM Standard D6773 2 wurde die Jenike Scherzelle Abbildung 21 technische Zeichnung siehe Ab bildung 81 bestehend aus Scherzellenboden Scherring und F llring bef llt und anschlie end wurde der Gewichtsb gel aufgesetzt Aufgrund des Setzens des Sch ttgutes wurde Probenmateri al nachgef llt und erneut mit dem Gewichtsb gel belastet Aufgrund auftretender Verdichtungs probleme wurde im Gegensatz zum ASTM Standard auf eine Verdichtung mit der sogenann ten Twistvorrichtung verzichtet Nachdem der Gewichtsb gel und der F llring entfernt wurden wurde bersch ssiges S gesp nematerial von der bef
240. stimmt werden Aufgrund dieser Vorgehensweise wurde ein Trocknungsapparat siehe Abbil dung 36 und Abbildung 37 angefertigt welcher aus einem Gebl se einem Heizregister und einer speziellen Trocknungsbox mit dazugeh riger Bodengruppe besteht zregister Bodengruppe der Hei nn EN Trocknungsbox Abbildung 36 Bestandteile und Aufbau des Trocknungsapparates Material und Methoden 67 Abbildung 37 Bodengruppe links und Sch ttgutbox rechts des Trocknungsapparates Der oben beschriebene abwechselnde Prozess aus Trocknung und Offnungsweitenbestimmung wurde mit Hackschnitzeln durchgef hrt Dazu wurde waldfrisches Probenmaterial beschafft welches nach Anlieferung ans Technologie und F rderzentrum gem der in Kapitel 4 2 4 be schriebenen Vorgehensweise homogenisiert wurde Zudem wurde die Sch ttdichte gem DIN EN 15103 30 und der Wassergehalt gem DIN EN 14774 28 ermittelt Anschlie end erfolgte gem der Anleitung aus Kapitel 4 2 4 die erste Bestimmung der ffnungsweite im Br ckenbil dungstestger t Im Gegensatz zur Versuchsanleitung in Kapitel 4 2 4 wurde n dieser Versuchsrei he die Bestimmung der ffnungsweite mit nur 5 Messwiederholungen durchgef hrt was sich in der gro en Probenmenge dem hohen Testumfang und der schnelleren Durchf hrung der Versu che begr ndet Bei der f nften Messwiederholung wurde wie schon bei der Anlieferung erneut der Wassergehalt des Brennstoffes bestimmt
241. suchsbrennstoff Feinhackgut und 3 6 Ringver suchsbrennstoff Grobhackgut best tigt wurde Anhand dieses einfach und wiederholbar zu be stimmenden Parameters wurde anschlie end versucht ein Alternativ Verfahren zur Bestimmung der Br ckenbildungsneigung zu erarbeiten Jedoch zeigte ein Bestimmtheitsma von 0 417 nur einen geringen Zusammenhang von ffnungsweite des Br ckenbildungstestger tes und Sch tt winkel Somit wurde die Hypothese widerlegt dass die Bestimmung des Sch ttwinkels als ein Alternativ Verfahren zur Bestimmung der Br ckenbildungsneigung verwendet werden kann 154 Zusammenfassung Nach Abschluss des Ringversuches wurde anhand einer Teilprobe der im Ringversuch und in der Datenerhebung untersuchten Brennstoffe eine bildanalytische Einzelpartikelmessung durchge f hrt Mittels dieser Bildanalyse konnten bisher noch nicht untersuchte Partikelform Parameter wie z B Kornformfaktor oder Rauigkeit gewonnen werden Von diesen Parametern war vermu tet worden dass sie in besonderer Weise geeignet sind die Br ckenbildung zu beschreiben Be st tigt wurde diese Hypothese anhand der durchgef hrten Regressionsanalysen wobei zwei ver schiedene Datens tze verwendet wurden e F r ein sogenanntes Hackschnitzelmodell wurden n 51 Brennstoffdaten von Holz brennstoffen und e f r ein sogenanntes Alle Brennstoffe Modell wurden n 76 Brennstoffdaten von ver schiedenen holz und halmgutartigen Brennstoffen verwen
242. t gt 50 Br ckeneinsturz OW100 ffnungsweite am Messpunkt 100 Briickeneinsturz SW Sch ttwinkel Q Quartil 1 Q3 Quartil 3 Qo Quantil 0 9 IQA Interquartilsabstand SSP S gesp ne HS Hobelsp ne PB Praxisbrennstoff Hackschnitzel MS Miscanthus HSC Hack schnitzel R_NG Rinde nicht geh ckselt R_G Rinde geh ckselt PE Pellets RRF Ringversuchsbrennstoff Feinhackgut RRG Ringversuchsbrennstoff Grobhackgut HF Schredderholz GR Gras GE Getreide a K 26 5 g 5 F 9 9 9 9 9 9 9 9 9 F 9 9 9 9 9 9 9 9 9 S d 3 9 9 M Dis MP KFF LD RAU OW SW Q Q3 IQA W N S p D ININ D P N Tabelle 26 Messergebnisse der VoC Brennstoffe Brenn ges a wes stoff Wi E Kenngr e RRG PB PB SRCH _HSC RNG _ssP __ PB _HSC _P as s 6 4 4 l 18 7 Nn 216 0 241 0 55 60 E z 2 48 PT PT Olola lolo lo Ir Ic alz Io z sig oO 5 26 J os 050 o39 oso 0471 062 0691 osi on 354 F 8 9 35 4 9 15 1 7 F 39 72 60 sa o sa 27 sl sif 63 sea 96 324 3s 28 44 8 631 1305 a7 134 902 301 W PE 416 332 3551 3771 isal 342 225 431 1051 514 2160 3 4 4 6 B4 396 40 15 09 066 40 al 156 318 4s 67 40 2 30 1 100 9 9 50 l gt 9 9 9 9 19 57 78 1 119 1 Qa mm ing 156 214 80 2 176 146 430 169 353 os 72 os 42 8 409 M Wass
243. t gemessen werden konnte Die Bestimmung des Wandreibungswinkels erfolgte sem ASTM Standard D6128 1 wobei erneut verfahrenstechnische Probleme auftraten Es konnten dabei jedoch unterschiedliche Wandreibungswinkel bestimmt werden weshalb entschie den wurde die Acrylglasscheibe nur im Rahmen einer Vorversuchsreihe zu verwenden 4 2 Direkte Bestimmung der Br ckenbildung Aufgrund der oben beschriebenen Problematik mit Scherger tversuchen musste f r die Bestim mung der Br ckenbildungseigenschaften von biogenen Festbrennstoffen ein neuartiges Messver fahren entwickelt werden Bei diesem Messverfahren welches die Br ckenbildung direkt be stimmt wird in einem speziellen Briickenbildungstestgerat die Brennstoffprobe unter kontrollier ten Bedingungen zum Bilden einer Br cke gezwungen Die ffnungsweite d h der Abstand zwischen den beiden Bodenplatten siehe Weite OW in Abbildung 22 welche nach dem Einsturz der Br cke bestimmt wird wird als Ma f r die Br ckenbildungseigenschaften verwendet bzw angesehen Diese Bestimmungsmethode erfordert einen reibungsfreien ffnungsvorgang der Bo denplatten was auf folgende Weise erreicht wird Der ebene flache Stahlboden rutscht bzw glei tet unter einer PVC Matte zur Seite weg w hrend der Brennstoff auf der PVC Matte liegen bleibt h na C oe ee ae oe ee ae ee ee E ok ee ee ee a F A Bebe oe ee a ap NP Ei he el we YS Er u p on uf ER j Er are p L i Far a E m ep Fe y a Abb
244. t von den Messgr en Wassergehalt Korn formfaktor und L ngen Durchmesser Verh ltnis 5 4 2 Modell f r alle getesteten Brennstoffe hnlich wie bei der Modellentwicklung des Hackschnitzelmodells erfolgte anhand der in Kapitel 4 8 1 beschrieben Vorgehensweise eine Regressionsanalyse mit dem f r das Alle Brennstoff Modell genutzten Datensatz n 76 Die somit generierten Modelle Tabelle 18 und die jewei lige Entscheidungslogik werden im Folgenden genauer dargestellt Ergebnisse und Diskussion 143 Tabelle 18 Mit SAS generierte Modelle fiir die Absch tzung der Offnungsweite OW100 Al le Brennstoffe Modell Formel 55 mit n 76 Brennstoffen Modell Input Messgr en a a pa R ad R MAF RMSE Messgr en l KFF M2 Dj5 KFF MP LD 4 0 748 0 734 111 13 84 2 ul en 6 0 790 0 771 101 12 84 M KFF MP LD KFF D 5 LD MP M 3 D 5 MP Di5 KFF M MP 10 0 797 0 765 93 5 12 99 MP KFF MP LD KFF D s LD MP M 4 D KFF D MP MP KFF 9 0 794 0 766 89 4 12 98 MP LD Djs D15 M LD RAU 5 IQA2 KFF IQA LD IQA 10 0 860 0 838 101 10 76 D 5 MP LD KFF Dis KFF IQA D15 LD RAU2 IQA2 D MP 6 a Nee oe 13 0 896 0 874 213 9 53 MP LD KFF LD 7 x 50 0 996 0 987 n b 3 02 R Bestimmtheitsma adj R adjustiertes Bestimmtheitsma MAF Mittlerer absoluter Fehler RMSE Root Mean Square Error Standardfehler der Sch tzung KFF Kornformfaktor LD L ngen Durchmesser Verh ltnis
245. ten Erster Br ckeneinsturz und gt 50 Br ckeneinsturz ist nur ein linearer und geringer Anstieg der ffnungsweiten erkennbar e Obwohl die Messungen h here Standardabweichungen aufwiesen ist ein signifikanter sprunghafter Anstieg der Offnungsweite am Messpunkt 100 Briickeneinsturz zu er kennen Er liegt bei Buchenhackgut zwischen den Wassergehaltsstufen 19 25 und 29 e Zwischen den Wassergehaltsstufen 29 37 und 43 ist bei Buchenhackgut ein linea rer und kontinuierlicher Anstieg der Offnungsweiten erkennbar Anhand dieser gewonnenen Daten wird dargestellt dass der Wassergehalt einen signifikanten Einfluss auf die Offnungsweite und folglich auf die Briickenbildungsneigung der Brennstoffe hat Jedoch kann aufgrund der Uneinheitlichkeit der Brennstoffe nicht genau festgestellt wer den ab welchem exakten Wert die ffnungsweite wie stark beeinflusst wird Abschlie end kann als Fazit bez glich des Einflusses des Wassergehaltes auf die ffnungsweite und folglich auch auf die Br ckenbildungsneigung Folgendes festgehalten werden e Mit steigendem Wassergehalt erh ht sich die Br ckenbildungsneigung e An den Messpunkten Erster Br ckeneinsturz und gt 50 Br ckeneinsturz ist nur ein geringer Anstieg nachweisbar e Ein signifikanter bzw markanter Anstieg der ffnungsweite ist haupts chlich am Mess punkt 100 Br ckeneinsturz erkennbar der bei Fichtenhackgut
246. tenbild gt gt ae Abbildung 47 Erfasste Messgr en der Bildanalyse mit gekennzeichnete Parameter sind messrichtungsbezogen 4 7 2 1 Allgemeine Messgr en Neben den in Abbildung 47 erkennbaren L ngen Breiten und Verh ltnisparametern bestimmt die CPA Software allgemeine Messgr en welche aufgrund des gew hlten Messmodus Partikel formanalyse ermittelt werden Mit dem Messmodus Partikelformanalyse werden u a die Schattenbildfl chen jedes Partikels detektiert Dieser Partikelfl che wird anschlie end der Durchmesser eines fl chengleichen Kreises zugeordnet Aquivalentdurchmesser Auf dieser quivalentdurchmesser Zuteilung basieren die folgenden allgemeinen Messgr en Partikelzahl Die Partikelzahl stellt die Anzahl aller detektierten Partikel dar Anteil der Partikel an der Gesamtfl che Anhand der gerade beschriebenen Bestimmung der Partikelzahl errechnet sich der Anteil der Par tikel an der Gesamtfl che Dazu wird der prozentuale Anteil der Partikelfl che einer Gr enklasse in Relation zum gesamten Anteil der Probe gesetzt siehe Formel 16 Das Ergebnis ist eine fl chenbezogene Partikelgr enverteilung Im Weiteren wird dieser Anteil als V bezeichnet da die CPA Software diesen Parameter f lschlicherweise als prozentualen Volumenanteil ausgibt a Ai a Ane 100 16 mit V prozentualer Fl chenanteil der jeweiligen Gr enklasse i in A Pixelfl che der Partikel in der je
247. the particle shape factor the length diameter ratio and the moisture content The 158 Summary developed mathematical estimable model has a high significance coefficient of determination R 0 896 and adjusted coefficient of determination R q 0 882 The mean absolute deviation error the mean decision criterion by the choice of the best model has a value of 32 2 and is only 15 4 above the mean error of the direct determination of the bridging For this reason the mathematical model can simplify the estimation of the flow properties of wood chips According to the regression analysis a sensitivity analysis was performed The sensitivity analy sis Which shall show the quantitative and qualitative influence of the influencing factors demon strated that the bridging tendency is mostly influenced by the mean particle size of the fuel Fur ther parameters were the moisture content the particle shape factor and the length diameter ratio Is could be shown that an increasing of these parameters will lead by trend to an increasing of the bridging tendency In contrast to the estimable model for wood chips n 51 the estimable model for all biomass fuels n 76 has a lower significance This is demonstrated by the coefficients of determination R 0 794 and R a 0 766 Furthermore this model were the parameters particle shape fac tor mean particle size moisture content length diameter ratio and bulk density are in
248. tikel auf drei verschiedene Arten durch das Messfeld bewegt werden e Transport mit einem bewegtem Medium z B in einer Suspension als Aerosol in einem Luftstrom e Transport in einem unbewegtem Medium z B im Gravitationsfeld in freiem Fall oder e Transport auf einem beweglichen Untergrund z B F rderband Bei der Bewegung durch das Messfeld werden die Partikel von einem optischen System 65 aufgezeichnet Anhand der aneinandergereihten Schwarz Wei Fotos erfolgt eine Vermessung und Zuordnung der Teilchen in die jeweiligen Kornklassen Durch zeilenweises Abtasten der fal lenden Partikel entsteht zudem eine analoge Bildkonstruktion welche digitalisiert und mit Hilfe einer Software ausgewertet wird siehe Kapitel 4 7 Somit erlaubt die Bildanalyse eine kontinu ierliche automatisierte und gleichzeitige Messung von Kornform Korngr e und Korngr enver teilung der Partikel 62 Im Gegensatz zu den Plansiebverfahren bersch tzt das Bildanalysever fahren aufgrund der Einzelpartikelmessung auch nicht die kleinen Fraktionen Des Weiteren bietet das Bildanalyseverfahren neben einer Messung in Echtzeit online zudem ein schnelles PC Stand des Wissens 39 gest tztes Datenhandling was sich positiv auf die Messergebnisse d h auf die Reproduzierbar keit auswirken kann 61 Aufgrund der genannten Vorteile wurde in dieser Arbeit auf eine Siebanalyse verzichtet und statt dessen ein Bildanalyseverfahren zur Bestimmung
249. ttelte ff nungsweite berechnet wurde Dieser Wert stellte die Vergleichsbasis dar Anschlie end wurde Material und Methoden 113 nach der Ceteris paribus Klausel eine unabh ngige Variable nach der anderen um die folgenden Faktoren ver ndert 10 25 50 75 125 150 175 200 Aufgrund der Daten lage wurden die unabh ngigen Variablen des Alle Brennstoffe Modells zus tzlich um den Fak tor 250 ver ndert Abschlie end wurden die gewonnen Daten zur besseren Auswertbarkeit in eine graphische Form berf hrt 114 Ergebnisse und Diskussion 5 Ergebnisse und Diskussion Wie in Kapitel 4 erw hnt mussten die Versuche zur indirekten Bestimmung der Br ckenbildung mit Hilfe einer Scherzelle abgebrochen bzw verworfen werden Aus diesem Grund sind im Fol genden nur die Ergebnisse der direkten Bestimmung der Briickenbildung dargestellt 5 1 Direkte Bestimmung der Br ckenbildung 5 1 1 Erforderliche Anzahl an Messwiederholungen Im Rahmen der Vorversuche wurde mit einigen Brennstoffen welche eine unterschiedliche Br ckenbildungsneigung aufwiesen eine Vielzahl an Messungen bzw Messwiederholungen mit dem Br ckenbildungstestger t durchgef hrt Anhand der gewonnen Daten erfolgte eine erste Auswer tung um Aussagen ber den Stichprobenumfang bzw die Mindestanzahl an Messwiederholungen treffen zu k nnen Aus diesem Grund mussten zuerst von den verwendeten Vorversuchsbrennstof fen Mittelwert Standardabweichung und
250. u lagernden Sch ttgutes beschreiben 103 Gem Schulze 103 sind das im Wesentlichen die im Folgenden aufgelisteten Messgr en welche mit Hilfe einer Scherzelle be stimmt werden k nnen e Die Sch ttgutdichte e der effektive Reibungswinkel ein Ma f r die innere Reibung des Sch ttgutes e die Druckfestigkeit und e der Wandreibungswinkel Im Gegensatz zu den genannten Forschungsarbeiten welche sich indirekt auf die Br ckenbildung beziehen Vermeidung der Br ckenbildung in Silos besch ftigen sich die folgenden Arbeiten direkt mit der Br ckenbildung 3 5 2 Direkte Bestimmung der Br ckenbildung Erste Untersuchungen welche sich mit der Thematik der direkten Bestimmung der Briickenbil dung auseinandersetzen stammen von Mattsson Dabe besch ftigte er sich mit den grundlegen den Handling Eigenschaften von biogenen Festbrennstoffen zu denen er den Schiittwinkel die Reibung zwischen biogenem Festbrennstoff und verschiedenen Oberfl chen die Br ckenbildung und die Gefrierneigung bei niedrigen Temperaturen z hlte 82 Aufgrund der teilweise erstmalig untersuchten Eigenschaften mussten neue Messprinzipien und Messger te angefertigt werden um die Handling Eigenschaften untersuchen zu k nnen F r die direkte Bestimmung der Br ckenbil dung entwickelte Mattsson das in Abbildung 16 dargestellte Testger t 48 Stand des Wissens anait Abbildung 16 Mattsson sches Br ckenbildungstestger t Foto Peter
251. uenz aus den Ergebnissen der Vorversuche welche den Einfluss des Wassergehaltes auf die ffnungsweite nachwiesen erfolgte eine Regressionsanalyse mit der exponentiellen Input Messgr e Wassergehalt Die G tema e dieser Analyse sind n Tabelle 16 als Modell 5 darstellt Dieses Modell stellt jedoch keine Verbesserung gegen ber den bereits erw hnten bzw berechne ten Modellen dar was durch die niedrigeren Bestimmtheitsma e und die h heren Fehler Werte best tigt wird Des Weiteren ist erkennbar dass neben der exponentiellen Einflussgr e Wasser gehalt M nur die Wechselwirkungen der einfachen Einflussgr e Wassergehalt enthalten sind z B M LD bzw signifikant sind Dies ist jedoch mathematisch unzul ssig denn wenn eine Wechselwirkung einer Einflussgr e im Modell enthalten ist dann muss auch die normale Ein flussgr e enthalten sein Folglich ist dieses Modell mathematisch nicht g ltig Gleiches gilt f r die Modelle 6 und 7 Bei der Modellentwicklung erwiesen sich die Wechselwirkungen bei spielsweise des Kornformfaktors als signifikant jedoch nicht die normalen Einflussgr en Im Gegensatz dazu sind in Modell 8 beide enthalten d h die Input Messgr en und die dazugeh ri sen Wechselwirkungen Zudem weist dieses Modell das h chste Bestimmtheitsma von R 0 957 und den niedrigsten Standardfehler der Sch tzung von RMSE 6 28 auf Somit stellt es von den in Tabelle 16 dargestellten Modellen
252. ung und Auswertung der Versuche eine Aussage bez glich Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit treffen zu k nnen 4 2 4 Versuchsdurchf hrung Die Versuchsdurchf hrung erfolgte durch zwei Personen und mit 1 65 m Brennstoff Um Gesundheitssch den Pneumokoniose oder auch Staublunge zu vermeiden wurden be der Ver suchsdurchf hrung Staubmasken getragen Bevor der biogene Festbrennstoff getestet werden konnte musste gew hrleistet sein dass dieser in einem homogenen Zustand vorliegt denn inhomogener Brennstoff kann zu verf lschten Ergeb nissen f hren Somit musste bei den getesteten Brennstoffen eine Homogenisierung erfolgen welche in dieser Arbeit w e folgt durchgef hrt wurde Der Brennstoff wurde f nf Mal von einem Sch ttkegel zu einem anderen Sch ttkegel neu aufgesch ttet Abbildung 27 60 Material und Methoden Abbildung 27 Homogenisierung des Brennstoffes Bei der Homogenisierung musste auf die folgenden Regeln geachtet werden wobei eine Verlet zung dieser Regeln zu einer Verf lschung der Messwerte f hren kann e Vermeidung einer Verunreinigung des Brennstoffes mit St rstoffen e Vermeidung eines Verlusts an Probenmaterial e Ziigige Durchf hrung aufgrund m glicher Wassergehaltsver nderung Nach der erfolgten Homogenisierung mussten weitere Messvorbereitungen erfolgen Das Br ckenbildungstestger t wurde auf einer ebenen Fl che so positioniert dass auf der dem Ma band gegeniiberliegenden Seite die B
253. urz bei Hackschnitzel links und S gesp ne rechts 64 Material und Methoden Bei der Bestimmung des 100 Br ckeneinsturz Messpunktes trat zum Teil der in Abbildung 34 erkennbare Sonderfall auf Nur ein oder zwei Partikel u a sehr lange und verzweigte Hack schnitzel Rindenst cke oder auch Pellets lagen quer ber dem Offnungsschacht Dieser als Ein zelpartikel Br cke bezeichnete Zustand wurde nicht als eigener Messpunkt definiert sondern wurde als kompletter Br ckeneinsturz 100 Br ckeneinsturz gewertet Abbildung 34 Sonderfall Einzelpartikel Briicke Ein weiterer Sonderfall trat auf als sich zwei oder sogar alle drei Einsturzmesspunkte berlager ten d h wenn beispielsweise die Br cke sofort komplett in sich zusammenfiel In diesem Fall stellte die ffnungsweite des ersten Einsturz gleichzeitig auch die des gt 50 Br ckenein sturz und des 100 Br ckeneinsturz dar Dieser Sonderfall war einerseits bei sehr rieselfahi gem Brennstoff wie z B Getreide oder andererseits bei sehr problematischem Brennstoff wie beispielsweise Rinde oder Gras zu beobachten Im Anschluss an die Bestimmung der ffnungsweite 100 Br ckeneinsturz wurde das Br ckenbildungstestger t vollst ndig entleert Dies erfolgte entweder mit Hilfe einer sogenannten Holsteiner Schaufel besitzt eine gerade Vorderkante oder mit einem Rechen wobei darauf ge achtet wurde die PVC Matte nicht zu
254. ustrie und Umwelttechnik GmbH Stadtlohn angefertigt welcher f r den Anbau an einen handels blichen Gabelstapler geeignet ist Der Kippcontainer wurde so dimensioniert die genauen Abmessungen sind im Anhang angef gt Abbildung 78 und Abbildung 79 dass dieser einerseits ein Fassungs verm gen von 1 m aufweist und andererseits unter der Rahmenkonstruktion des Br ckenbil dungstestger tes positioniert werden konnte Des Weiteren wurde am Kippcontainer ein hydrauli scher Hebezylinder installiert um das Sch ttgut gleichm ig in den Sch ttgutcontainer des Br ckenbildungstestger tes kippen zu k nnen Der Zylinder wurde an die Hydraulik des Gabelstap lers angeschlossen wodurch dieser mit dem Gabelstaplersteuerger t gesteuert werden konnte Au erdem wurde der Kippcontainer mit Rollen versehen damit dieser ohne Gabelstapler bewegt werden konnte Material und Methoden 59 4 2 3 Versuchsaufbau Der zu testende homogene Brennstoff wird in den oben genannten Kippcontainer gef llt welcher an einem Gabelstapler montiert ist Mit Hilfe des Kippcontainers und des Gabelstaplers wird der Brennstoff aus einer bestimmten und konstanten H he in den Sch ttgutbeh lter des Br ckenbil dungstestger tes gesch ttet Nach dem Nivellieren des Brennstoffes m Sch ttgutbeh lter wird der bewegliche Boden mit einer gleichm igen Geschwindigkeit soweit ge ffnet bis die gebildete Brennstoffbr cke einst rzt Die Entfernung zwischen den beiden B
255. von Partikelform und Morphologie ISO 9276 6 2008 Februar 2010 Einspr che bis 2010 05 01 Normenausschuss Bauwesen NABau im DIN Berlin Beuth 26 Seiten Drescher A Waters A J Rhoades C A 1995a Arching in hoppers I Arching theo r es and bulk material flow properties Powder Technology Jg 84 Nr 2 S 165 176 Drescher A Waters A J Rhoades C A 1995b Arching in hoppers U Arching theo ries and critical outlet size Powder Technology Jg 84 Nr 2 S 177 183 Ellner Schubert F Hartmann H Turowski P Ro mann P 2010 Partikelemissionen aus Kleinfeuerungen f r Holz und Ans tze f r Minderungsma nahmen Berichte aus dem TFZ Nr 22 Straubing Technologie und F rderzentrum im Kompetenzzentrum f r Nach wachsende Rohstoffe 135 Seiten ISSN 1614 1008 162 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 Quellenverzeichnis Europ isches Parlament Rat der Europ ischen Union 2009 Richtlinie 2009 28 EG vom 23 April 2009 Amtsblatt der Europ ischen Union L 140 vom 05 06 2009 S 12 62 URL http eur lex europa eu LexUriServ LexUriServ do uri 0J L 2009 140 0016 0062 DE PDE Stand 07 06 2010 European Committee for Standardization CEN URL http www cen eu cen Pages default aspx Stand 07 06 2010 F d ration Europ enne de la Manutention FEM Section II 1991 FEM 2 581 FEM 2 582 Stetigf rderer Ausgabe D Novembe
256. von Kornform Korngr en und Korngr en verteilung verwendet Die somit erfassten Parameter sind in Kapitel 4 7 2 genauer dargestellt 3 1 5 Temperatur Die Kenngr e Temperatur kann sich einerseits auf das Flie verhalten und andererseits auf das Lagerverhalten von Sch ttg tern auswirken Im Folgenden wird zuerst der Einfluss der Tempera tur auf das Flie verhalten und anschlie end der Einfluss auf das Lagerverhalten genauer darge stellt Probleme aufgrund eines temperaturabh ngigen Flie verhaltens 103 treten vor allem bei pul ver und granulatf rmigen Sch ttg tern wie z B Schwefel 103 auf Aufgrund des be Produk tionsprozessen erzeugten hohen Temperaturniveaus kann es im Lager zu einem Verkleben bzw Zusammenbacken von Sch ttg tern kommen Dies zeigt sich gem Schulze 103 an einer erkennbaren Zeitverfestigung bei der Einlagerung Aufgrund der in dieser Arbeit untersuchten Sch ttg ter biogene Festbrennstoffe bei denen temperaturabh ngiges Flie verhalten kaum auf tritt wird an dieser Stelle darauf nicht weiter eingegangen Wie bereits erw hnt kann sich die Temperatur auch auf das Lagerverhalten von biogenen Fest brennstoffen auswirken Niedrige Temperaturen f hren dabei zu dem bereits in Kapitel 3 1 2 er w hnten Agglomerieren durch Frosteinwirkung 52 hohe Temperaturen zu einer erh hten biolo gischen Aktivit t bzw einer m glichen Selbsterhitzung des Sch ttgutes Vor allem fr
257. weiligen Gr enklasse i in mm Ages Pixelflache der gesamten Probe in mm i Anzahl der Gr enklassen i 1 2 46 82 Material und Methoden 4 7 2 2 Langenparameter Wie in Abbildung 47 erkennbar kann mit der verwendeten Bildanalyse eine Vielzahl an statisti schen L ngenparameter bestimmt werden Diese Parameter werden im Folgenden dargestellt Feret Durchmesser Der Feret Durchmesser ist ein Aquivalentdurchmesser und somit die Grundlage fiir eine Gruppe von Kenngr en die alle durch den Abstand zweier Tangenten an die Partikelkontur in einer fest gelegten Messrichtung definiert sind vgl minimaler Feret Durchmesser Wie in Abbildung 47 erkennbar ist der Feret Durchmesser der Abstand zweier parallel zur Messrichtung angelegter Tangenten Nr 1 in Abbildung 47 L nge des Partikels Die Messgr e L nge ist diejenige Partikelabmessung welche orthogonal zum minimalen Fe ret Durchmesser anliegt In Abbildung 45 ist die Lange mit der Nummer 7 gekennzeichnet Maximale L nge Die Ermittlung der l ngsten Abmessung erfolgt durch die Betrachtung aller m glichen Verbin dungen zwischen den Randpixelpunkten der Projektionsfl che und ist nicht messrichtungsabh n gig Die maximale L nge ist mit der Nummer 4 in Abbildung 47 gekennzeichnet 4 7 2 3 Breitenparameter Neben den L ngenparametern k nnen mit der Bildanalyse statistische Breitenparameter berechnet werden welche im Folgenden dargestellt werden
258. weite zu bestimmen Mit Hilfe der zus tzlich angebauten An zeigenadel kann die ffnungsweite millimetergenau abgelesen bzw bestimmt werden bak ER Hl is Abbildung 25 Installiertes Ma band zur Bestimmung der Offnungsweite An der Innenseite des Sch ttgutbeh lters wurde zur einfacheren Handhabung und Durchf hrung der Versuche eine F llstandmarkierung angebracht welche in Abbildung 26 zu erkennen ist Die 58 Material und Methoden Markierungen wurden auf einer H he von 50 cm und 75 cm angebracht was einem F llstand von 1 1 bzw 1 65 m entspricht Anzumerken ist dass die Brennstofff llh he an der Unterkante der in Abbildung 26 erkennbaren Markierung anliegt roter Pfeil Auf eine Markierung auf H he von 25 cm vgl Kapitel 4 2 5 3 wurde vorsorglich verzichtet da sich diese eventuell auf die Wandei genschaften auswirken kann vgl Kapitel 4 1 2 Der genaue Konstruktionsplan des Br ckenbildungstestger ts ist im Anhang Abbildung 74 bis Abbildung 77 angef gt Abbildung 26 F llstandmarkierungen im Sch ttgutcontainer 4 2 2 Kippcontainer Um eine realita tsnahe Lagerbef llung bzw eine real t tsnahe Bef llung des Briickenbildungstest ger ts zu gew hrleisten wurde entschieden dies mit einer Sch ttgutschaufel durchzuf hren We gen verfahrenstechnischer Probleme musste auf eine handels bliche Sch ttgutschaufel verzichtet werden Stattdessen wurde ein spezieller Kippcontainer von der Firma Rotherm Ind
259. wert yx welches n Formel 31 und Abbildung 53 dargestellt ist Gesamtabweichung erkl rte Abweichung Residuum 31 Ve Y rk Y Yr Fx mit Yk Wert der abh ngigen Variablen k 1 2 K y Mittelwert der abh ngigen Variablen Vx Sch tzwert durch Regressionsgleichung der abh ngigen Variablen k 1 2 K 98 Material und Methoden y X V x Vk BnnnnnnNNNNNNNNNNNNNNANNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNEENNNENEENNENNEENNENNNNNNNNNNNNNNNNNNnNEnnnnnnE nicht erklarte 3 Abweichung ad ie a J esamte F Pad Oo oe Oreo rere oe ree 3 Abweichung erklarte Abweichung p Pam len l l l l l l I I l l Xk X Abbildung 53 Erkl rte und nicht erkl rte Abweichung der Regressionsfunktion Wie in Abbildung 53 dargestellt basiert die Gesamtabweichung auf den einzelnen Residualgr Ben ei Um nun die Abweichung der Regressionsfunktion zu berechnen m ssen alle Gesamtab weichungen der Einzelwerte Formel 31 aufsummiert werden Diese Aufsummierung erfolgt mittels der Quadrate der Einzelwert Abweichungen um einerseits gr ere Residualwerte st rker zu beobachten und andererseits damit sich die Gesamtabweichungen nicht gegenseitig aufheben vgl dazu kleinste Quadrate Methode in Kapitel 4 8 1 2 Somit l sst sich die Gesamtstreuung als Summe aus erkl rter Streuung und nicht erkl rter Streuung definieren Formel 32 3 K K K X Or y X Or y F Or f 32 k 1 k 1 k 1
260. wurde ein Modell nicht weiter verwendet bei dem Heteroskedastizit t auftrat Der Nachweis auf Heteroskedastizit t erfolgte anhand eines sogenann ten Residuenplots Ein Residuenplot ist ein Diagramm in dem die Residuen e gegen die gesch tz te Wertefunktion Y aufgetragen werden In diesem Diagramm sollte kein Muster der Streuung erkennbar sein In Abbildung 55 wird dies veranschaulicht Auf der linken Seite ist kein spezielles Muster erkennbar Homoskedastizitat auf der rechten Seite dagegen schon Heteroskedastizit t Material und Methoden 109 Abbildung 55 Homoskedastizit t links und Heteroskedastizit t rechts Autokorrelation Neben der Abh ngigkeit der Residuen von den unabh ngigen Variablen oder der Reihenfolge der Beobachtungen siehe oben unter Heteroskedastizit t kann des Weiteren eine Verletzung der Regressionspr missen durch eine Abh ngigkeit der Residuen voneinander auftreten Sind die Re s duen untereinander bzw voneinander abh ngig bezeichnet man dies als Autokorrelation Eine Autokorrelation f hrt bei der Ermittlung des Standardfehlers der Regressionskoeffizienten zu Verzerrungen und folglich auch des Konfidenzniveaus 3 bzw f hrt zu kleineren gesch tzten Standardfehlern als sie in Wirklichkeit sind 6 Folglich werden die Regressionskoeffizienten weniger signifikant erachtet als sie bei der Regressionsanalyse ermittelt wurden Eine Autokorre lation wurde einerseits mit Hilfe eines Residuenplots vgl
261. z am deut lichsten zu erkennen Kapitel 5 1 4 e Die Trennsch rfe ist an diesem Messpunkt am gr ten d h die brennstoffspezifischen ffnungsweiten unterscheiden sich am diesem Messpunkt am deutlichsten Tabelle 11 e An diesem Messpunkt sind gr ere Bandbreiten zwischen Brennstoffen mit geringer und hoher Br ckenbildungsneigung erkennbar Tabelle 11 Mittelwerte der ffnungsweiten ausgew hlter Brennstoffe Anzahl Messpunkt Messpunkt Messpunkt Brennstoff Erster gt 50 100 Brennstoff proben Br ckeneinsturz DBr ckeneinsturz Br ckeneinsturz Getreidek rner 2 0 8 cm 0 8 cm 0 8 cm Holzpellets 7 2 6 cm 2 cm 2 9 cm Grobhackgut 7 21 8 cm 25 2 cm 32 6 cm Gras geh ckselt l 28 2 cm 30 6 cm 34 9 cm Rinde geh ckselt 4 44 1 cm 49 7 cm 53 0 cm Rinde nicht geh ckselt 1 55 9 cm 63 4 cm 67 7 cm Schredderholz 6 62 2 cm 69 9 cm 73 9 cm Gras nicht geh ckselt 1 95 8 cm 96 1 cm 99 9 cm 5 2 Sch ttwinkel Im Gegensatz zur Bestimmung der ffnungsweite erscheint der Sch ttwinkel ein signifikant bes ser wiederholbarer Parameter zu sein Dies wird anhand Tabelle 12 bzw der dar n angegeben sehr geringen Variationskoeffizienten der Sch ttwinkelbestimmungen der beiden Ringversuchsbrenn stoffe verdeutlicht Tabelle 12 Wiederholbarkeit der Sch ttwinkelbestimmungen Dreifachbestimmung Ringversuchsbrennstoff Feine Hackschnitzel Grobe Hackschnitzel Institut Mittelwert Variationskoeffizient Mittelwert Variationskoeffizient TF

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