{"id":19848,"date":"2023-07-13T15:13:16","date_gmt":"2023-07-13T13:13:16","guid":{"rendered":"https:\/\/www.dbu.de\/projektdatenbank\/09293-01\/"},"modified":"2023-07-13T15:13:18","modified_gmt":"2023-07-13T13:13:18","slug":"09293-01","status":"publish","type":"projektdatenbank","link":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/projektdatenbank\/09293-01\/","title":{"rendered":"Durchf\u00fchrung systematischer Untersuchungen zur Rauchrohroptimierung"},"content":{"rendered":"<p>Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n<p>In diesem Projekt wird untersucht, in welchem Ma\u00dfe die Verwendung verschiedener Turbulenzerzeuger in Rauchrohren zu einer Verbesserung des W\u00e4rme\u00fcberganges unter Ber\u00fccksichtigung der ansteigenden Druckverluste beitr\u00e4gt. Durch die  Verbesserung wird eine Absenkung der Abgastemperatur des Rauchrohrkessels erreicht. Der Kesselgesamtwirkungsgrad wird erh\u00f6ht, es wird Brennstoffeinsparung erreicht und der CO2-Aussto\u00df wird geringer. Die durch die Turbulenzerzeuger erreichte Steigerung der W\u00e4rmestromdichte und dadurch Kesselnutzleistungserh\u00f6hung kann zur Ersparnis an W\u00e4rme\u00fcbertragungsfl\u00e4chen ausgenutzt werden. Dadurch wird eine Rauchrohrl\u00e4nge- bzw. Rauchrohranzahlsenkung m\u00f6glich. Demnach kann bei Gleichbehalten des Gesamtkesselvolumens der Brennraum vergr\u00f6\u00dfert werden, was zu verz\u00f6gerter Verbrennung und NOx-Emmissionabsenkung f\u00fchrt.<\/p>\n<p>Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenEs wurde eine Versuchsanlage konstruiert, an der nach einer Systematik an typischen Rauchrohren alle w\u00e4rme- und str\u00f6mungstechnisch relevanten Messungen vorgenommen worden sind. Au\u00dferdem werden bei Untersuchungen beim Kooperationspartner im Rauchrohrteil eines 2,5 MW Versuchskessels bei unterschiedlichen Lasten experimentell w\u00e4rme- und str\u00f6mungstechnische Kennzahlen ermittelt. Ziel ist dabei, Aussagen \u00fcber die Wirksamkeit von Turbulenzerzeugern im Rauchrohrteil des Versuchskessels, die zur Verwirbelung der Str\u00f6mung und damit zur Erh\u00f6hung des W\u00e4rme\u00fcberganges und des Druckverlustes beitragen, zu gewinnen. Die Messungen im Rauchrohrbereich werden mit den Ergebnissen aus Einrohrversuchen verglichen.<\/p>\n<p>Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n<p>Der Vergleich der Ergebnisse aus den Labormessungen an Glattrohren verschiedener Durchmesser mit Ergebnissen aus bekannten Gesetzm\u00e4\u00dfigkeiten f\u00fcr technisch glatte Rohre zeigt, da\u00df der Versuchsaufbau mit der Me\u00dfanordnung zur Bestimmung von Druckverlust und W\u00e4rme\u00fcbergang bei Rauchrohren mit Einbauten bzw. k\u00fcnstlichen Rauhigkeiten eingesetzt werden kann.<\/p>\n<p>Die Messungen an den Versuchsrohren zeigen, da\u00df der W\u00e4rme\u00fcbergang bei den Rohren mit Turbulenzerzeugern gegen\u00fcber einem glatten Rohr bei gleichen Reynolds-Zahlen auf Kosten eines h\u00f6heren Druckverlustes verbessert wird. In dem untersuchten Reynolds-Zahlen-Bereich 3740<Re<44975 weisen f\u00fcr alle drei Innendurchmesser di1, di2 und di3 die Rohre mit Turbulatoren bessere W\u00e4rme\u00fcbertragungseigenschaften, aber auch h\u00f6here Druckverluste als die Dellrohre, auf. \n\nEs wurde die Leistungscharakteristik St 3 \/ lR als Bewertungskriterium ausgew\u00e4hlt, die eine Verbesserung des W\u00e4rme\u00fcberganges unter Ber\u00fccksichtigung der Druckverluste bewertet. Danach weisen die untersuchten Rauchrohrtypen in den verschiedenen Bereichen der Reynolds-Zahl unterschied-liche Leistungen auf. Im Reynolds-Zahlen-Bereich Re < 6000 zeigt das Rohr mit Innendurchmesser di2 = 53,9 mm  mit dem Turbulatortyp H=148 optimale Leistungscharakteristik. Mit diesem Turbulatortyp und Rohrdurchmesser ist auch der 2,5 MW Versuchsrauchrohrkessel ausgestattet worden. Bei einem Vergleich der Dellrohrtypen b\/t=100\/13 mit b\/t=80\/13 (di1) und b\/t=62\/10 mit b\/t=62\/10 (di2) sind nur geringe Unterschiede zwischen den jeweiligen Leistungen festzustellen. Demnach ist eine weitere  K\u00fcrzung der Dellenabst\u00e4nde b wenig sinnvoll. Eine weitere Steigerung der Dellentiefe t ist auch ungeeignet, weil die Leistungscharakteristik des Dellrohres mit b\/t=100\/18 unter der Leistungscharakteristik des Dellrohres mit b\/t=100\/13 liegt.\n\nBasierend auf den Versuchsergebnissen werden Modellrechnungen durchgef\u00fchrt. Es werden Modellgleichungen ermittelt, mit deren Hilfe in dem untersuchten Reynolds-Zahlen-Bereich die W\u00e4rme\u00fcbertragungs- und Str\u00f6mungsvorg\u00e4nge bei anderen Rohrinnendurchmessern und Rohrgeometrien voraus-berechnet werden k\u00f6nnen. Die Me\u00dfergebnisse werden mit den Ergebnissen des mathematischen Modells verglichen. Danach betr\u00e4gt bei Rohren mit Turbulatoren die mittlere Abweichung f\u00fcr die Rohrreibungszahlen  l  5,26% und f\u00fcr die Nusselt-Zahlen  Nu  1,99%. Bei Dellrohren sind diese Abweichungen entsprechend f\u00fcr  l  3,86% und f\u00fcr die Nusselt-Zahlen  Nu  5,3%.\n\n\n\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation\n\nDer Inhalt der Arbeit wird zu einem sp\u00e4teren Zeitpunkt ver\u00f6ffentlicht. Die Ergebnisse werden den beiden Kooperationspartnern zur Verf\u00fcgung gestellt.\n\n\nFazit\n\nDie in diesem Projekt erzielten Ergebnisse zeigen, da\u00df der W\u00e4rme\u00fcbergang der Rauchgasstr\u00f6mung in Glattrohren durch Turbulenzeinbauten und Dellen merklich intensiviert werden kann. Es werden Modellgleichungen ermittelt, mit deren Hilfe in dem untersuchten Reynolds-Zahlen-Bereich die W\u00e4rme\u00fcbertragungs- und die Str\u00f6mungsvorg\u00e4nge bei anderen Rohrinnendurchmessern und Rohrgeometrien vorausberechnet werden k\u00f6nnen. Bei Gleichbehalten des Gesamtkesselvolumens kann der Flammenraum vergr\u00f6\u00dfert werden, was zur Minderung des NOx-Anteils f\u00fchrt. Die Kesselabgastemperatur kann deutlich abgesenkt werden, woraus Brennstoffeinsparung und CO2-Minderung erreicht werden.\n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Zielsetzung und Anlass des Vorhabens In diesem Projekt wird untersucht, in welchem Ma\u00dfe die Verwendung verschiedener Turbulenzerzeuger in Rauchrohren zu einer Verbesserung des W\u00e4rme\u00fcberganges unter Ber\u00fccksichtigung der ansteigenden Druckverluste beitr\u00e4gt. Durch die Verbesserung wird eine Absenkung der Abgastemperatur des Rauchrohrkessels erreicht. Der Kesselgesamtwirkungsgrad wird erh\u00f6ht, es wird Brennstoffeinsparung erreicht und der CO2-Aussto\u00df wird geringer. 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