Drallströmung in der Lüftungstechnik

Erfassung von Schadstoffen VDI 6019 und Brandrauch VDI 3801

Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Detzer
Drallströmungen sind insbesondere durch Naturkatastrophen in Form von Wirbelstürmen bekannt geworden. Sie sind gekennzeichnet durch Stromlinien, die auf logarithmischen Spiralen zu einem Zentrum verlaufen. Um dieses herum entstehen sehr hohe Umfangsgeschwindigkeiten, denen entsprechend sich im Zentrum selbst ein sehr hoher Unterdruck, verbunden mit Axialluftbewegungen, einstellt.
Die Umfangsgeschwindigkeiten des Rotationsfeldes um das Wirbelzentrum erreichen Werte bis zu 250 km/h und Unterdrücke im Wirbelkern, die mehrere 1000 Pa betragen können. Eigenschaften derartiger Strömungsformen sind: extrem hoher Unterdruck im Kernbereich, konstante Druckverhältnisse längs der Drehachse des Wirbels, geringe Geschwindigkeitsabnahme mit der Entfernung vom Zentrum.
Diese Merkmale können für zahlreiche Einsatzfälle in der Lufttechnik verwendet werden.
1. Erfassung luftfremder Stoffe in der Industrie: Bei zahlreichen Produktionsprozessen entstehen luftfremde Stoffe, die auch als Gefahrstoffe für den Menschen gelten und möglichst schon beim Produktionsprozess erfasst und abgeführt werden sollten.


Dieses Abführen kann je nach Inhalt der Stoffe über Reinigungseinrichtungen oder direkt nach außen erfolgen. Maßgeblich für die Emissionsgrenzwerte sind die gesetzlichen Vorgaben, die in der Technischen Anleitung (TA Luft) festgelegt sind. Das wesentliche Problem stellt hierbei die Erfassung selbst dar, da Senkenströmungen im Allgemeinen nur eine sehr geringe Tiefenwirkung aufweisen. Dies rührt daher, dass die Nachströmung zur Senke halbkugelförmig verläuft und die Erfassungsgeschwindigkeit in der dritten Potenz mit demAbstand zur Senke abnimmt, s.Abb.2. Die Anwendung der Dralltechnologie liefert zur Erfassung luftfremder Stoffe wesentliche Vorteile. Basis für ein Strömungsfeld, das mit derartig hoher Umfangsgeschwindigkeit um ein Zentrum rotiert, bildet die Überlagerung von Unterdruckgebieten. Diese wird technisch durch zyklische Anordnung von Strömungssenken in einem rotationssymmetrischen Absaugegehäuse realisiert. Dieses ist in einem Segment mit einem Achswinkel von ca. 90° geöffnet und gibt dabei lediglich die Erfassungsrichtung vor. Durch die Nachströmung, etwas asymmetrisch zum Wirbelzentrum, wird die Drehrichtung des Wirbelfeldes festgelegt, […]

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