Untersuchung von einfach gestalteten Krümmern mit Rechteckquerschnitt bei unstetigen Querschnittsänderungen

Übersicht

Für den Bereich des strömungstechnischen Anlagenbaus wird eine konstruktiv einfache und kostengünstig herzustellende Alternative zu den beispielsweise aus der Lüftungs- und Klimatechnik bekannten 90°-Krümmern mit Rechteckquerschnitt und gerundeten Umlenkkonturen aufgezeigt. Mit Hilfe von Druckverlustmessungen und durch Beobachtung der vereinfachten zweidimensionalen Krümmerdurchströmung wird nachgewiesen, daß die vorgeschlagene Bauform vergleichbar strömungsgünstige Eigenschaften aufweist. Die untersuchten Krümmergeometrien lassen sich z. B. aus gekanteten Blechen, Platten, Feuerfest-Steinen etc. einfach herstellen. Die in der Regel günstigsten Ergebnisse ergeben sich bei einer um 45° abgeschrägten Innenecke mit einer Kantenlänge vom 0,5fachen der Kanalabströmbreite. Die Außenecke des Krümmers sollte ebenfalls unter 45° abgeschrägt sein, wobei die günstigste Kantenlänge sowohl von dem zu verwirklichenden Verhältnis zwischen Zuström- und Abströmbreite als auch von der Kantenlänge der Innenecke abhängt. Die Strömungsablösung an der Krümmerinnenecke läßt sich durch eine geeignete Totwasserabsaugung oder -ausblasung beeinflussen. Diese Maßnahme ist jedoch nur dann wirkungsvoll einzusetzen, wenn die Kantenlänge der Innenecke unterhalb des 0,5fachen der Abströmbreite gewählt werden muß und wenn sich die Breite des Rechteckquerschnitts nicht erweitert. Die Untersuchungen umfassen einen weiten Bereich von Breitenverhältnissen zwischen Zuström- und Abströmquerschnitt, wobei die Zuströmbreite zwischen dem 0,5fachen und dem 2fachen der Abströmbreite variiert. Die Höhe der rechteckigen Strömungsquerschnitte beträgt einheitlich das 2fache der Abströmbreite.

Summary

A simple and inexpensive alternative design to 90°-bends with rectangular cross-sections and rounded corners normally used in industrial flow circuits is presented. Pressure loss measurements and two-dimensional flow visualization studies indicate advantageous flow properties for the proposed flow geometries. The investigated bends can easily be manufactured from edged sheets, plates, firebricks, etc. .... A favourable flow deflection results in most cases for a 45° bevelled inner corner with an edge length of one half of the outflow width. The outer corner should also be bevelled 45°, with the optimum edge length depending on the ratio of upstream to downstream pipe width as well as on the edge length of the inner corner. Flow separation at the inner corner may be reduced by an appropriate suction or blowing of the downstream dead water. A relevant effectiveness of this measure can only be achieved for edge lengths below one half of the outflow width and for a non extended sectional width. The studies cover a wide range of width ratios of inflow to outflow cross section, varying between one half and twice the outflow width. The height of the rectangular cross-sections was constantly chosen as twice the outflow width.