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Die Drallströmung in Wirbelkammern

Autor :Gergely Borosi
Herkunft :OvGU Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik
Datum :27.03.2003
 
Dokumente :
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Typ :Dissertation
Format :Text
Kurzfassung :Drallbehaftete Strömungen werden in technischen Apparaten zum Zwecke der Abscheidung genutzt. Als Bezugsbasis für die Beschreibung des Geschwindigkeitsfeldes derartiger Strömungen dient der Potentialwirbel. Näherungen für die reale, reibungsbehaftete Strömung sind z.B. bei Zyklonen bekannt (r^n.Cu=const. mit n=0,4..0,7). Anliegen der Untersuchungen dieser Arbeit war, die Auswirkung verschiedener Konfigurationen auf die Drallverteilung zu untersuchen. Dazu wurde ein Wirbelapparat mit variabler geometrischer Ausführung genutzt. Bestimmt werden sollte die Drallverteilung bei verschiedenen Randbedingungen, insbesondere die Auswirkung einer durch die Gestaltung erzwungenen radialen Geschwindigkeitskomponente sowie die stabilisierende Wirkung von Einbauten. Daneben war die jeweilige Turbulenzverteilung zu erfassen. Zum Einen ist eine Anregung vom Eintritt und der instabilen Kernströmung zu erwarten, zum Anderen wirkt das Fliehkraftfeld stabilisierend. Im Hinblick auf die Staubabscheidung ist dies von wesentlicher Bedeutung für den zu erwartenden Grenzkorndurchmesser. Zur Ausmessung des Geschwindigkeitsfeldes kam die Laser-Doppler-Anemometrie, zu Kontrollmessungen die Hitzdraht-Messtechnik und das Prandtl-Rohr zum Einsatz. Für die numerische Berechnung wurde das Programmsystem CFX-TASCflow herangezogen. Für 6 unterschiedliche Modellvarianten wurden die Strömungsfelder ausgemessen. Der grundsätzlich ermittelte Verlauf der Umfangskomponente entsprach den Erwartungen. In Abhängigkeit von der Höhe in den untersuchten Apparate sowie den unterschiedlichen Austrittsbedingungen zeigen sich bezüglich der Drall- wie auch der Turbulenzverteilung keine grundsätzliche Unterschiede. Gemäß dem Ansatz r^n.Cu=const. schwankt der Exponent bei ausgebildeten Wirbeln im Bereich von n=0,6 bis n=0,9 und läßt sich systematisch der Art der Strömungsführung zuordnen. In Abhängigkeit vom Abstand vom Einströmungsort tritt bei der geringen Erstreckung (H/D=3,4) noch keine merkliche Dralländerung auf. Bei den untersuchten Modellvarianten war festzustellen, daß ohne eine radiale Komponente die dem oben angegebenen Ansatz entsprechende Geschwindigkeitsverteilung nicht zustande kam. Als optimale Versuchsobjekte zwecks Partikelabscheidung haben sich zwei Varianten erwiesen. Ergänzend wäre die Variation der Tauchrohrlänge mit ihrem Einfluß auf die radiale Komponente und damit den Abscheidegrad von großem Interesse. Da die Abscheidewirkung nicht das Hauptanliegen der vorliegenden Arbeit war, wurde die Möglichkeit zu detaillierteren Untersuchungen dieser optimalen Konfiguration nicht wahrgenommen. Hinsichtlich der numerischen Berechnung konnten gute Ergebnisse unter Heranziehung des Reynold-Stress-Modelles für die turbulente Drallströmung bei instationärem Ansatz erreicht werden. Mit diesem Modell lassen sich weitere apparative Konfigurationen auf rechnerischem Wege analysieren.
Schlagwörter :Drallströmung, Wirbelkammer, Laser-Doppler-Anemometrie
Rechte :Dieses Dokument ist urheberrechtlich geschützt.
Größe :191 S.
 
Erstellt am :20.01.2009 - 13:03:45
Letzte Änderung :22.04.2010 - 09:34:07
MyCoRe ID :HALCoRe_document_00005756
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