DE2504436A1

DE2504436A1 - Verfahren und vorrichtung fuer die gasentnahme bei thermischen anlagen

Info

Publication number: DE2504436A1
Application number: DE19752504436
Authority: DE
Inventors: Constantin Dipl Ing Teodorescu
Original assignee: INSTITUTUL PENTRU CREATIE STIINTIFICA SI TEHNICA
Current assignee: INSTITUTUL PENTRU CREATIE STIINTIFICA SI TEHNICA
Priority date: 1974-05-23
Filing date: 1975-02-04
Publication date: 1975-12-04
Also published as: AT348645B; US4019834A; ATA115375A; FR2272341A1; RO66562A2; FR2272341B1

Description

PATENTANWALT

DiPL.-PHYS. DR. WALTHER JUNIUS 3 Hannover

WOLFSTRASSE 24 · TELEFON (05 11) 83 45 30 ^ ^ _Pebruar

Dr.J/Ha

Meine Akte: 2257

INSTITUTUL PENTRU CREATIE STIINTIPICA SI TEHNICA/ Calea Victoriei 114, Bukarest - Rumänien

Verfahren und Vorrichtung für die Gasentnahme bei thermischen Anlagen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Gasentnahme bei thermischen Anlagen,

Es sind Vorrichtungen für die Entnahme von Abgasen aus thermischen Anlagen, ζ_βΒ_β Verbrennungsmotoren, Gas^- und ölbrennern und dergleichen, bekannt, die in der Abführungsleitung einen Ventilator aufweisen, durch den der Luftzug in der Gasentnahmeleitung beschleunigt wirdα Diese Vorrichtungen weisen aber den Nachteil auf, daß die Teile des Ventilators schnell verschleißen. Das ist eine Folge der hohen Temperatur der Abgase. Zur Verlängerung der Lebensdauer ist bei großen Anlagen eine Wasserkühlung der Lagerboxen des Ventilators notwendig»

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Es sind auch Vorrichtungen bekannt, die zur Erhöhung des Zuges von Schornsteinen ausserhalb des Schornsteines angeordnete Ventilatoren verwenden» Bei diesen Vorrichtungen wird Umgebungsluft ins Innere des Schornsteines durch eine mit einer Düse versehene Leitung eingeleitet ο Bei diesen Vorrichtungen weist der Ventilator zwar eine lange Lebensdauer auf, jedoch haben diese Vorrichtungen den Nachteil, daß der Schornsteinquerschnitt teilweise durch die Anordnung der Düse für die Luftabgase in die Abgasleitung und die zur Düse führende Leitung verstopft ist. An der Aussenwandung der Düse und an der Wandung der Zuführungsleitung setzen sich leicht Verbrennungsprodukte ab. Hierdurch wird der Schornsteinquerschnitt noch weiter verengert·

Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile» Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Wirkungsgrad der Gasentnahme durch mittels eines Ventilators zugeführter Aussenluft zu erhöhen und Verstopfungen durch sich absetzende Verbrennungsprodukte zu vermeiden.

Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus , daß man den Wirkungsgrad einer solchen Anlage, bei der Aussenluft durch einen Ventilator in den Schornstein zusätzlich eingeführt wird, dadurch kräftig erhöhen kann, daß man mit den heißen Abgasen die durch den Ventilator geförderte Aussenluft erwärmt, bevor man sie mit den Abgasen in ein gemeinsames Rohr an einer düsenförmig ausgebildeten Stelle einlässt» Denn durch die Erwärmung der Aussenluft hinter dem Ventilator wird deren Volumen und damit auch deren Druck erhöht, während gleichzeitig

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durch die hierdurch erreichte Abkühlung der heißen Abgase eine Volumenverminderung der Abgase erreicht wird, was zu einer Druckverminderung dieser Abgase hinter der thermischen Anlage führt und somit zu einem erhöhten Sog führt»

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung"besteht darin, daß zum Beschleunigen des ütftzuges im Schornstein eine Wärmemenge benutzt wird, die in den Abgasen enthalten ist, die aus einem an der Abführungsleitung der thermische Anlage befestigten Einsaugrohr eintreten, wobei Wärme an Luft abgegeben wird, die von einem Ventilator in den Raum zwischen Mantel und äusserer Fläche des Einsaugrohres gefördert wird, daß diese erhitzte Luft in dem Mantel, der in einer Anzahl von Verzweigungen unterteilt ist und in dem jede Verzweigung einen in Richtung der axialen Strömung der Luft anwachsenden Querschnitt besitzt und in dem sich die Verzweigungen an eier Stelle des maximalen Querschnittes zusammenfügen und einen ununterbrochenen zylindrischen Mantel bilden, welcher sich mit einem Konfusor fortsetzt, durch dsa die Gase in einen Ringspalt in ein Mischrohr an dessen Umfang eintreten, wobei der Wärmeübergang der Abgase eine Vergrößerung des spezifischen Volumens der Luft aus den gleichachsigen Mantelverzweigungen sowie eine Abnahme der Temperatur und des spezifischen Volumens der Abgase zusammen mit einer Steigerung deren Massendurchsatzes im Einsaugrohr verursachen, wobei die Vergrößerung des spezifischen Volumens der Luft aus den Mantelverzweigungen gleichzeitig eine Vergrößerung des Durchflußvolumens und somit eine Geschwindigkeitszunahme in der Spalte nach dem Durchlaufen des Konfusors hervorruft,

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und daß gleichzeitig ein Druckabfall am Niveau des Spaltes von der Schornsteinbasis erzeugt wird und dieser Effekt zu einer Beschleunigung des Gas-Luftgemisches innerhalb des Schornsteines führt, wobei die Luft durch die axiale Durchströmung der Mantelverzweigungen eine schnelle Mischung als Folge der Turbulenzverstärkung hinter dem Ringspalt sichert.

Dadurch, daß die vom Ventilator in den Raum zwischen Einsaugrohr und Mantel eingepreßte Luft durch die heißen Abgase erhitzt wird, wonach man sie durch eine Ringdüse in das Mischrohr eintreten lässt, wird erreicht, daß das Volumen der im Raum zwischen Mantel und Einsaugrohr befindlichen Luft vergrößert wird, während das Volumen der Abgase verringert wird. Die Vergrößerung des Volumens der vom Ventilator geförderten Luft bringt es mit sich, daß ein erheblich kleinerer Ventilator als bei den bekannten Anlagen üblich, verwendet werden kann. Diese Vergrößerung des Volumens bringt es gleichzeitig mit sich, daß die Luftgeschwindigkeit in der Ringdüse, die zwischen dem Einsaugrohr, dem sich im Konfusor verengenden Mantel und dem Mischrohr gebildet wird, erheblich vergrößert_β Die Abkühlung der Abgase im Einsaugrohr hingegen bringt es wiederum mit sich, daß eine Volumenverminderung der Abgase an dieser Stelle auftritt, was zu einem verstärkten Sog führt. Verstärkter Sog bei geringerem Abgasvolumen und verstärkte Luftgeschwindigkeit wirken hier zu einem erheblich erhöhten Zug im Schornstein zusammen, so daß der Wirkungsgrad der Anlage sowohl hinsichtlich der Ventilatorgröße, der Ventilatorleistung und der Rohrquerschnitte erheblich vergrößert ist«

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Dieses Verfahren lässt sich in einer Vorrichtung durchführen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus einem Einsaugrohr, welches durch einen Plansch mit der Abführungsleitung der thermischen Anlage verbunden ist, einem um das Einsaugrohr herum angeordneten Mantel in der vor dem Schornstein liegenden Strecke und aus einem von einem Ventilator gespeisten, in den Mantel führenden Kanal besteht, daß der Raum zwischen Mantel und Einsaugrohr durch eine Anzahl von Querwänden in VerzveLgungen unterteilt ist, daß jede Verzweigung einen in Richtung der Axialströmung der Luft zunehmenden Querschnitt besitzt und alle Verzweigungen sich vor dem Maximalquerschnitt verbinden, indem sie einen ununterbrochenen zylindrischen Mantel bilden, welcher sich in einem Konfusor fortsetzt, welcher mittels eines Ringspaltes an ein in der Achse des Einsaugrohres liegendes und dieses fortsetzendes Mischrohr angeschlossen ist, und daß das Mischrohr mit dem Schornstein verbunden ist oder den Schornstein bildete

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung sehematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näh er erläutert« Es zeigen:

Pig« 1 eine Gesamtansicht der Vorrichtung für die Gasentnahme bei thermischen Anlagen_e

Pig, 2 eine Ansicht derselben Vorrichtung im partiellen Längsschnitte

Pig« 5 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung entlang

der Ebene B-B.
Pig, 4· einen Querschnitt durch die Vorrichtung entlang der Ebene A-A der Fig* j5.

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Einsaugrohr 1, welches mit einem Plansch 2 an die in der Zeichnung nicht dargestellte Abführungsleitung der Abgase angeflanscht ist. Das Einsaugrohr ist von einem Mantel 3 umgeben, welcher in drei Verzweigungen a, b, c durch Trennwände unterteilt ist,, Diese sind über einen Kanal 4 an einen Ventilator 5 mittels eines Flansches 6 angeschlossene Diese drei Verzweigungen dienen dazu, den senkrecht und tangential zum Einsaugrohr zugeführten Luftstrom aus dem Ventilator umzulenken, so daß ein gleichmäßiger, mit der Achse des Einsaugrohres parallel verlaufender Luftstrom rings um das Einsaugrohr herum gebildet isto Zu diesem Zweck sind die Wandungen der Verzweigungen gekrümmt ausgeführt· Die Verbindung zwischen dem vom Ventilator 5 kommenden Kanal 4 und den Mantelverzweigungen J5 erfolgt über einen Kollektor 7> dessen Querschnitt stufenweise abnimmt. Hierdurch wird erreicht, daß die aus dem Kanal 4 in den Raum zwischen Mantel 3 und Einsaugrohr 1 eintretende Luft gleichmäßig auf alle drei VerzveLgungen verteilt wirdo Vor der ersten Mante!verzweigung a erreicht der Querschnitt ein Maximum» Jede von den drei Verzweigungen a,b,c besitzt einen Querschnitt, welcher in Richtung der Axialströmung der vom Ventilator 5 geförderten Luft zunimmt. Die Verzweigungen sind jeweils vor dem Maximalquerschnitt miteinander verbunden. Sie bilden einen ununterbrochenen zylindrischen Mantel, welcher sich in einem Konfusor 8 fortsetzt». Der Konfusor 8 ist mittels eineszwischen dem Einsaugrohr 1 und dem Mischrohr 9 geformten Ringspalt f an das Mischrohr 9 angeschlossen. Das Mischrohr 9 ist durch einen Ifonsch 10 am Konfusor 8 befestigt. Das Mischrohr 9 kann auch die Rolle eines Schornsteines übernehmen oder die Verbindung mit dem Schornstein herstellen.

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Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Die heißen Abgase werden in das Einsaugrohr 1 geführt, wobei sie eine bestimmte Wärmemenge mitbringen. Der Wärmeübergang erfolgt auf der ganzen Kontaktstrecke zwischen dem Einsaugrohr 1, den Verzweigungen a,b,c sowie in der Zone des Konfusors 8, begleitet von einer Kühlung der Abgase und einer Erwärmung der vom Ventilator 5 geförderten Luft. Das spezifische Volumen der Luft wächst in den Verzweigungen a,b,c an, indem deren Enthalpie zunimmt. Andererseits sinkt die Temperatur der aus dem Einsaugrohr 1 kommenden heißen Abgase_o Daher verkleinert sich deren spezifisches Volumen, während das Volumen der Brenngase wächst.

VIeJl der Massendurchsatzder Luft sowohl im Querschnitt des Spaltes f als auch in den Verzweigungen a,b,c gleich bleibt, nimmt durch das Anwachsen des spezifischen Volumens aus diesen Räumen als Folge des Wärmemengenzuwachses die Volumenflußdichte zu und es findet eine Geschwindigkeitszunahme im Spalt statt. Der im Einsaugrohr entstandene Unterdruck ist proportional mit der im Spalt f erreichten Geschwindigkeit. Die axiale Orientierung der Luft in den Verzweigungen a,b,c sichert eine Turbulenzbildung am Spaltaustritt, die eine rasche Mischung der Abgase mit der Luft aus dem Mischrohr 9 fördert.

Die Erfindung bietet folgende Vorteile:

- Sie vermeidet einen Verschluß des Gasdurchgangsquerschnittes durch einen zentral angeordnete Düse oder eine in den Schornstein eingesetzte Luftschraube.

- Sie vermeidet den fortschreitenden Verschluß des Schorneteinquerschnittes durch ein Absetzen von Ver-

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brennungsprodukten auf dem Luftzuführungsrohr,

- Sie sichert einen Wärmeschutz der Aussenwände der Abführungsanlage für Abgase.

- Sie erhöht den Luftzug durch die Entstehung eines bedeutenden Unterdruckes innerhalb des Einsaugrohres„

- Sie erhöht den Wirkungsgrad der gesamten Vorrichtung durch die Entstehung des Unterdruckes innerhalb des Einsaugrohres und durch die Entstehung der Volumenvergrößerung der zugeführten Aussenluft, durch die die Gasgeschwindigkeit in der Ringdüse erhöht wird und durch die ein Arbeiten mit einem relativ kleinen Ventilator ermöglicht wird_o

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Claims

Patentansprüche

( 1J Verfahren für eine Gasentnahme bei thermischen Anlagen,

dadurch gekennzeichnet,

daß zum Beschleunigen des Luftzuges im Schornstein eine Wärmemenge benutzt wird, die in den Abgasen enthalten ist, die aus einem an der Abfi'ihrungsleitung der thermischen Anlage befestigten Einsaugrohr eintreten, wobei Wärme an Luft abgegeben wird, die von einem Ventilator in den Raum zwischen Mantel und äusserer Fläche des Einsaugrohres gefördert wird,

daß diese erhitzte Luft in dem Mantel in eine Anzahl von Verzweigungen unterteilt wird, wobei jede Verzweigung einen in Richtung der axialen Störmung der Luft anwachsenden Querschnitt besitzt und die Verzweigungen sich an der Stelle des maximalen Querschnittes zusammenfügen und einen ununterbrochenen zylindrischen Mantel bilden, welcher sich mit einem Konfusor fortsetzt, durch den die Gase in einen düsenförmigen Ringspalt und aus diesem in ein Mischrohr an dessen Umfang eintreten,

und daß der Wärmeübergang der Abgase eine Vergrößerung des spezifischen Volumens der Luft aus den gleichachsigen Mantelverzweigungen sowie eine Abnahme der Temperatur und des spezifischen Volumens der Abgase zusammen mit einer Steigerung deren Massendurchsatzes im Einsaugrohr verursachen, wobei

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die Vergrößerung des spezifischen Volumens der Luft aus den Mantelverzweigungen gleichzeitig eine Vergrößerung des Durchflußvolumens und somit eine Geschwindigkeitszunahme in dem Spalt nach dem Durchlaufen des Konfusors hervorrufen, und daß gleichzeitig ein Druckabfall am Niveau des Spaltes von der Schornsteinbasis erzeugt wird und dieser Effekt zu einer Beschleunigung des Gas-Luftgemisches innerhalb des Schornsteines führt, wobei die Luft durch die axiale Durchströmung der Mantelverzweigungen eine schnelle Mischung als Folge der Türbulenzverstärkung hinter dem Ringspalt sichert.

2ο Vorrichtung für eine Gasentnahme bei thermischen Anlagen,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung aus einem Einsaugrohr (1), welches durch einen Flansch (2) mit der Abführungsleitung der thermischen Anlage verbunden ist, einem um das Einsaugrohr (1) herum angeordneten Mantel in der vor dem Schornstein liegenden Strecke und aus einem von einem Ventilator (5) gespeisten, in den Mantel (3) führenden Kanal (4) besteht, daß der Raum zwischen Mantel (3) und Einsaugrohr (1) durch eine Anzahl von Querwänden in Verzweigungen (a,b,c) unterteilt ist,

daß jede Veraeigung (a,b,c) einen in Richtung der Axialströmung der Luft zunehmenden Querschnitt benitzt,

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daß alle Verzweigungen vor Erreichen des Maximalquersohnittes miteinander verbunden sind, indem sie einen ununterbrochenen zylindrischen Mantel um das Einsaugrohr (1) bilden, welcher sich in einem Konfusor (8) fortsetzt, welcher mittels eines Ringspaltes (f) an ein in der Achse des Einsaugrohres (1) liegendos und dieses fortsetzendes Mischrohr (9) angeschlossen ist,

und daß das Mischrohr (9) mit dem Schornstein verbundei ist oder den Schornstein bildet»

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