DE1282220B

DE1282220B - Einrichtung zum Stabilisieren der aus einem Schornstein ausstroemenden Rauchgase

Info

Publication number: DE1282220B
Application number: DES112564A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Richard Biersack; Dr Rer Pol Karl-Heinz Dipl-Ing; Dr Rer Nat Karl-Rudo Dipl-Phys
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-06-02
Filing date: 1967-06-02
Publication date: 1968-11-07

Description

Einrichtung zum Stabilisieren der aus einem Schornstein ausströmenden Rauchgase Bekanntlich mischt sich ein sogenannter »freier Strahl«, z. B. ein aus einer Blende austretender Luftstrahl, sehr schnell mit seiner Umgebung, da sich die Staudruckprofile nach der Seite ausweiten und die ursprüngliche Austrittsgeschwindigkeit nur noch in der Mitte vorhanden ist. Die immer kleiner werdende Strahlmitte mit der ursprünglichen Düsenaustrittsgeschwindigkeit, der Kern des Strahles, weist die Form eines Kegels auf und hat eine Länge vom 4- bis 4,7fachen des Strahldurchmessers.
Diese Ausweitung des freien Strahles ist für verschiedene technische Zwecke, z. B. für die aus einem Schornstein austretende Rauchgasströmung, sehr nachteilig, da man die ausgestoßenen Schmutzgasmengen nur unter hohem Kostenaufwand - insbesondere bei großen Scbornsteinhöhen von z. B. über 200 m - in solche Höhen bringen kann, daß sie nicht in der unmittelbaren Umgebung des Ausstoßes wieder zu Boden sinken, sondern nach oben steigen und sich erst dort möglichst gleichmäßig in der Atmosphäre ausbreiten. Die Schornsteinhöhe und dementsprechend der Kostenaufwand werden meist so bemessen, daß der Auswurf in der Umgebung gerade noch als erträglich angesehen werden kann.
Es ist bereits versucht worden, durch feststehende Einbauten in Form von Leitblechen oder tangentialer Zuführung von Luft eine Stabilisierung des austretenden Strahles zu erreichen. Meist bewirkten diese Vorrichtungen jedoch nur ein Ausschleudern der im Rauchgas enthaltenen Teilchen, ohne eine wirksame Stabilisierung zu gewährleisten, da durch diese Anregungsmittel lediglich eine Rotationsströmung mit einem nach außen zunehmendem Geschwindigkeitsvektor erzeugt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Stabilisierung der aus einem Schornstein ausströmenden Rauchgase werden demgegenüber die Kräfte ausgenutzt, die in einer aus Potential- und Rotationswirbelströmung bestehenden Drehströmung auftreten. Die Erfindung besteht darin, daß oberhalb einer in den Schornstein eingebauten Vordrehdüse, bestehend aus einer feststehenden Leitschaufel und einer Ringdüse, ein zylinderrohrförmiger Einsatz kleineren Durchmessers als der des Schornsteins mit wendelförmigen Leitblechen zwischen Schornsteininnenwand und der Außenwandung des Einsatzes vorgesehen ist.
Zur Stabilisierung der Strömung dienen an sich bekannte Mittel, die vor dem Übergang der Strömung in einen freien Strahl angeordnet sind und der Rauchgasströmung die Form einer aus koaxialen Potential-und Rotationsströmungen bestehenden Drehströmung geben. Auf diese Weise wird, solange die Drehströmung wirksam ist, eine Vermischung des freien Strahles mit der Umgebung vermieden. Insbesondere werden die Schmutzteilchen durch die Potentialströmung zusammengehalten und am »Auseinanderfließen« hinter der Austrittsöffnung des freien Strahles gehindert.
Durch Anwendung der vorliegenden Erfindung auf Schornsteine kann der freie Strahl bis zu einer Höhe ausgebildet werden, die einem wesentlichen Teil, gegebenenfalls sogar einem Mehrfachen der Schornsteinhöhe entspricht.
Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in ihren wesentlichen Teilen in schematischer Darstellung.
In einem langen Schornstein 1 strömen die Rauchgase 2 zunächst einer feststehenden Leitschaufel 3 zu, die zwei oder mehr Flügel haben kann. Durch diese Leitschaufel wird die Rauchgasströmung zunächst zu einer Rotationsströmung 5 mit nach außen zunehmender Umfangsgeschwindigkeit angeregt. Oberhalb dieser Leitschaufel 3 ist in den Schornstein ein zylinderrohrförmiger Einsatz 6 mit kleinerem Durchmesser als der des Schornsteins 1 eingesetzt. Im Zwischenraum zwischen der Innenwandung des Schornsteins und der Außenwandung des Einsatzes 6 sind wendelförmige Leitbleche 7 vorgesehen. Durch diese Leitbleche 7, die den gleichen oder entgegengesetzten Drehsinn wie die eintretende Rotationsströmung 5 aufweisen, wird im äußeren Bereich des Schornsteins eine Potentialwirbelströmung 8 mit einer dieser Strömung charakteristischen, von außen nach innen zunehmenden Umfangsgeschwindigkeitskomponente angeregt. Hinter diesem Leitschaufeleinsatz besteht die Rauchgasströmung also aus einer inneren Rotationsströmung mit nach außen zunehmender Umfangsgeschwindigkeit und einer äußeren Potentialströmung mit nach innen zunehmender Umfangsgeschwindigkeit. Durch diese äußere Potentialströmung wird somit der Rauchgasstrom an der Stelle der höchsten Umfangsgeschwindigkeit stabilisiert und durch die gegenläufige Zunahme der Umfangsgeschwindigkeitskomponente nach innen zusammengedrückt. Diese Strömungskombination bleibt über einen längeren Bereich auch nach Austritt aus dem Schornstein bestehen. Dadurch wird der aus dem Schornstein austretende Rauchgasstrom stabilisiert, eo daß eine Vermischung des Rauchgases mit der Umgebung erst in sehr viel größerer Höhe über dem Schornsteinaustritt 9 stattfindet. Außerdem werden die im Rauchgas noch enthaltenen Schmutzteilchen durch die äußere Potentialströmung zusammengehalten.

Claims

Patentanspruch: Einrichtung zum Stabilisieren der aus einem Schornstein ausströmenden Rauchgase unter Ausnutzung der Kräfte, die in einer aus Potential-und Rotationswirbelströmung bestehenden Drehströmung auftreten, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß oberhalb einer in den Schornstein (1) eingebauten Vordrehdüse, bestehend aus einer feststehenden Leitschaufel (3) und einer Ringdüse (4), ein zylinderrohrförmiger Einsatz (6) kleineren Durchmessers als der des Schornsteins (1) mit wendelförmigen Leitblechen (7) zwischen Schornsteininnenwand und der Außenwandung des Einsatzes (6) vorgesehen ist.