Vorgewärmte (Lade-)Luft zur Leistungserhöhung [aus: Bau meiner Gasesse]

[Arno Eckhardt]

Hallo Sven

Jetzt sehe ich was!

Nur leider füchte ich, dass da die erwärmte Rohrlänge, auch mit zwei Rohren, nicht ausreichen könnte. Man darf nicht vergessen, wie stark die Luft da durchströmt und kühlt (aus diesem Grund würde ich so verwegen sein, und einfache Baustahlrohre völlig ungeschützt zu verwenden). Außerdem ist das Rohr im Brennraum wie gesagt nicht optimal, da ja dem Brennraum selbst Wärme entzogen wird. Ich habe das nur angedeutet, weil man das mit einer vorhandenen Esse "mal schnell" testen kann um zu sehen, ob z.B. der Brenner das noch mitmacht.

 

[Sven]

Puhh, tja ähhm... magst recht haben.
Wie heiß darf die vorgewärmte Luft den überhaupt werden?
Ich meine die Zündtemperatur von Propan liegt bei 450°C, was passiert darüber. Brennt mir das Gemisch dann schon im Rohr ab?

 

[roman]

Nun die Luft sollte so heiß wie möglich sein.

Ich fahr maximum Föhn, das sind über 600°C.

Natürlich kann dann die Gemischbildung nicht mehr über die gesamte Brennerläge gehen, sonst furtzt anständig.

Die Schweden hatte auf einer runden Esse (Rohr) einen doppelten Deckel von vorne der als Reku diente. das macht schon ein wenig was aus.

damit aber überhaußt eine wirkung kommt brauchst Du min. 200°C damit da was vernünftiges draus wird.

 

[Rafail]

@Sven:
Du darfst natürlich nur die Luft oder das Gas sepparat erwärmen, und nicht das zündfähige Gas/Luftgemisch !

Eine Frage noch so allgemein:
Kann man nicht in die Ofenwandung gelöcherte Feuerfeststeine einbauen; Wenn nun die Ansaugluft durch diese Aussparungen in den aufgeheizten Steinen angesaugt wird, wäre das nicht einfacher als komplizierte Rohrschnecken ?

Vale
Raphael Richarz
www.die-roemer-online.de

 

[Arno Eckhardt]

Hallo Refail

Doch doch, Die Luft wird erst erwärmt und dann direkt mit dem Gas gemischt!
Wenn der Brenner entsprechend passt und genug Strömungsgeschwindigkeit dahinter ist, zündet das noch spät genug.

Würde man die Abgase direkt ansaugen würde erstens wieder der Brennraum abgekühlt und zweitens ist da fast kein Sauerstoff mehr drin!

Übrigens:

So ne Rohrschnecke könnte man sich der Einfachheit halber auch aus Rohrbögen zusammenbrutzeln. Ich denke mal, dass jeder Gasessennutzer mehr oder weniger zwangsweise auch über ein einfaches E- Schweißgerät verfügt. Und das Schneckensystem lässt sich ja dann an eine vorhandene Esse ganz einfach "nachrüsten"

 

[Sven]

Ich habe gerade noch was bei Ron Reil gefunden.
Weiter unten #Burner5

 

[Armin II]

Bei der Luftvorwärmung muss natürlich bedacht werden dass die erwärmte Primärluft eine niedere Dichte hat als die kalte Primärluft, d.h. das der Brenner im betriebswarmen Zustand anders brennt als im kalten Zustand. Im warmen Zustand ist dann ein grösserer Querschnitt erforderlich.

Die senkrechte Führung durch den Brennraum wird zu einem Kamineffekt führen und bei steigender Temperatur den Durchfluss erhöhen.

Der Übergang zum Brennrohr kann mit einem Kreuzstück erfolgen.

Das wage ich zu bezweifeln:
1. Ein 90° Bogen und dannach ein 135° Bogen, das strömt die Luft zweimal gegen die Wand, sprich du könntest vermutlich gleich nen Korken in die Ansaugleitung drücken.. wenn schon so, dann mit grosszügigen Rundungen, ansonsten werden die Strömungsverluste im Rohr zu gross, und 135° geht da schonmal gar nicht

2. Kamineffekt ?? Siehe 1. ..........Es stellt sich allerdings die Frage ob sich ein Kamineffekt überhaupt bemerkbar macht, bei einem Venturri Brenner wird ja die Luft durch den Gasstrom angesaugt, da kann u.U. die Ansauggeschwindigkeit schon so hoch sein dass gar kein Kamineffekt mehr festzustellen ist.

 

[Sven]

Hallo Armin,

1. Zweimal 90°: Anschluß seitlich ins T-Stück. Außerdem kann der Luftwiderstand ja durch einen größeren Querschnitt gesenkt werden.

1.1.Außerdem ist das ja nur ne Schema Skizze, ich kann nun mal keine Bögen

2. Unterschätz den Effekt nicht, bei diesen Temperaturen zieht da schon ganz schön was (und wenns nur den Widerstand auf Null bringt).

3. Nimm doch deinen Abgaskrümmer

 

[Arno Eckhardt]

Hallo Armin II

Volle Zustimmung!

Allerdings gebe ich zu bedenken, dass das Expansionsverhalten der Luft bei Erwärmung in Verbindung mit einer vorgegebenen Richtung (Saugeffekt) sogar zu unserem Vorteil sein könnte...Was noch zu erproben wäre.

Übrigens:

Bei meinem Versuch mit dem 1 3/4" Rohr hingen sogar 3 meiner "Strahlenkanonen" in Reihe geschaltet dran (mit 2 T - Stücken und zwei 90° Bögen)! Dass das noch funktioniert hat, hat mich selber gewundert. Also aus der Praxis heraus kann ich nur sagen, solange der Rohrquerschnitt groß genug ist, sollte man ohne Gebläse locker auskommen.

Die Mischrohrstrecke des Brenners sollte aber, wie von Roman bereits angedeutet, wesentlich verkürzt werden. Bei den geschraubten Wasserrohrbrennern kein Problem!

Bei meinen Brennern brauche ich ein sehr langes Mischrohr, weil ich wirklich verdammt viel "Zug" habe. mit einer Romanschen 0,6er Gasdüse geht selbst das nicht mehr (habe ich probiert). Es ist aber mehr als wahrscheinlich, dass man das bei einem Rekubrenner sogar zwingend benötigt (Edit: Äh, ein kürzeres Rohr, meine ich natürlich)!!!

Bin mal gespannt, wer als erster "Aufrüstet"

 

[Balduin]

Mann Leute da geht aber die Post ab Feiertag lässt grüßen.
Die Ideen sind da, fehlt nur noch eine einfache Umsetzung.
Das Internet ist voll von Berichten über Rekuperatorenbrennern hier noch 4 Links.
Gelesen habe ich das Ganze noch nicht. In der Schweiz wahr heute vielerorts kein Feiertag.
Achtung sind zum Teil dickere Brocken 150 - 300 Seiten.

http://www-brs.ub.ruhr-uni-bochum.de/netahtml/HSS/Diss/BruneMatthias/diss.pdf
http://www.erdgasplus.vng.de/content/Kundenportal/Infos/veroeffentlichung/erdgasreport_1_03.pdf
http://www.schunk-sik.com/sixcms/media.php/273/Schunk_Indirekte Beheizung_D.pdf
https://fridolin.tu-freiberg.de/archiv/pdf/MaschinenbauDXgAndrea856264.pdf

Wie währe folgende Idee: Zwei konzentrische Rohre das innere ist ist perforiert dadurch strömen die Essenabgase und werden im Hohlraum gesammelt und über einen Wärmetauscher dem Brenner zugeführt.

Gruß Balduin

 

[sanjuro]

Luftvorwärmung

.....Fazit: Wenn die negative Wirkung kleiner ist als die positive, wird der Einsatz des Heißluftgebläses eine Leistungserhöhung bringen. Als weiterer Vorteil kommt noch die höhere Reaktionstemperatur hinzu.

Oder so!
Gruß

sanjuro

P.S. Du hast natürlich Recht: der prozentuale Sauerstoffgehalt ändert sich unter dem Einfluss von Temperaturänderungen nicht. Aber absolut gesehen müsste dichtere/kältere Luft mehr Sauerstoff(-masse) als warme Luft enthalten.

 

[Bärtram]

Nox

An einer Stelle habe ich gelesen, das beim Einsatz von vorgewärmter Luft die NOX Bildung steigt. NOx ist leider giftig.
Dieser Spur muss man wohl nachgehen.

 

[Arno Eckhardt]

Hallo Ihr

...Also meine "Wärmetauscherwendel" ist fertig!
das heißt jetzt aber noch gar nix.

Arbeitsaufwand bei mir incl. Bau einer Vorrichtung zum Biegen etwa 3 Stunden.

Eine Gasesse habe ich aber bisher noch gar nicht.

Und, ganz wichtig:

Reibungslose Luftzufuhr ohne Gebläse war nicht, wie von mir bereits zweimal fälschlich geschrieben, mit einem 1 3/4" sondern schon mit einem 1 1/4" Rohr möglich!!!

 

[Badger1875]

Hallo Arno,

Hallo Ihr

...Also meine "Wärmetauscherwendel" ist fertig.....

Z E I G E N !!!!

Mach mal Bilder und zeig´ sie uns!


Grüße aus dem gewittrigem Albeck


Freddie

 

[Arno Eckhardt]

Hallo Badger

Sorry, habe leider keine Digitalkamera...
Ist aber eigentlich auch völlig unspektakulär. Ne Rohrwendel halt.
Leider habe ich nicht, wie eigentlich geplant, drei volle Windungen unter gebracht, weil ich den Innendurchmesser etwas größer machen mußte (ca. 140 mm), da kein kleineres Rohr zum "drumwickeln" da war.

Jetzt brauche ich noch nen Korpus und ein paar neue Brennerteile (unverzinkte vom Flaschner), dann geht `s weiter...

Edit: Da ich die Biegevorrichtung jetzt vorläufig nicht mehr brauche, kann sie bei mir gegen Abholung ausgeliehen werden.

 

[Arno Eckhardt]

Zwischenbericht

Hallo Ihr

Ein kurzer Zwischenbericht:

Eigentlich habe ich ja nicht damit gerechnet, so schnell weiter zu kommen. Da ich aber Mitte letzter Woche das Glück hatte, einen genau passenden Blechkorpus für die Rekuesse aus dem Schrottkontainer ziehen zu können, gab es natürlich kein Halten mehr...

Die Rohrwendel ist also installiert, das Loch für den Brenner geschnitten, der Brennraum mit Wolle ausgekleidet. Bisher sieht das alles, trotz kleiner Fehler bei der Planung, ziemlich vielversprechend aus.

Die Gasesse hat jetzt, incl. Rekuwendel, fast ganz genau die Länge einer 11 Kg Gasflasche (aber etwas besser nutzbar, da ohne Radien oben und unten).

Jetzt muß noch der Brenner gebaut werden. Dazu hätte ich zwei Fragen, speziell an Roman:

- Habe ich das richtig im Kopf und per Auge gemessen und Dein Brennerrohr hat 1" Durchmesser? Oder sinds doch nur 3/4"? Wie lang ist es? Ich brauche diese Angaben nur als Anhaltspunkte.

- Die "echten" Rekubrenner aus den diversen Links haben fast keine "Mischstrecke" und der Flaredurchmesser (eigentlich ist da auch keine wirkliche Flare zu sehen) scheint verhältnismäßig klein. Kann es sein, dass man bei vorgewärmter Luft eigentlich gar keine Flare mehr benötigt und nur noch mit der Einschublänge der Gasdüse spielen muß? (Dass da die Vorwärmtemp bis 1000° hoch geht ist mir nicht entgangen).
Ein Problem, dass noch auftauchen wird ist der Umstand, dass ich ja nicht gleich von Anfang an mit Vorgewärmter Luft arbeite (Föhn), sondern erst nach ein Paar Minuten (Reku). Der Brenner muß also beides können. Da rechne ich noch mit größeren Tüftelarbeiten...

Sorry, waren ein paar Fragen mehr, aber bevor ich mir das Buch besorgen kann bzw. es bei mir eintrifft, kann ich wohl schon fertig sein mit dem Teil

Ein paar kleine "Rafinessen" werde ich wohl auch noch einbauen und dann auch mit Bildern vorstellen. Aber: Geduld ist eine Tugend...

 

[Arno Eckhardt]

Hallo Ihr

So, es gibt Neuigkeiten:

Heute habe ich den ersten Testlauf mit meiner Rekuesse gemacht, obwohl noch lange nicht fertig. Zweck der Übung war, erstmal ein Paar Daten zu sammeln, um dann weiter optimieren zu können.

Hier die Eckdaten:

Betribsdruck: 1 Bar
Gasdüse: 1 mm (0,8er Stromdüse)
Ofenauskleidung: Bisher nur Wolle, noch ohne Zement
Brennraumdurchmesser: 185 (!) mm. Kommt wie gesagt noch Zement drauf.
Brennraumtiefe ohne Reku: 370 mm

So, gemessen habe ich per Elektrofühler durch eine kleine Bohrung die Lufteingangstemp. direkt am Brenner:

Nach 15 min hatte ich immerhin schon 200°C zusammen. Nach 35 min hat sich die Sache dann auf ca. 340°C eingependelt. Die Temp. im Brennraum selbst habe ich in einem in den Brennraum gelegten Stück Stahlrohr (1 1/4") gemessen, um mit dem Fühler nicht einfach nur die Flammentemp. zu erfassen. Das waren 1100°C.

Dabei sind noch folgende, gravierende Mängel aufgefallen:

- Ich habe die Wendel falsch herum gewickelt bzw. den Brenner noch falsch montiert, so dass die Reku nicht im Gegenstrom arbeitet. Die heiße Luft (die Rekuwendel hat hellrot geglüht nahe dem Brennraum) wird also erstmal mächtig warm und kühlt dann wieder etwas ab. Gaaanz schlecht! Wenn ich es schaffe, drehe ich das Prinzip morgen nochmal um

- Der Brenner läuft gut, aber meine "hau ruck" Baustahlflare wird die Sache nicht lange mit machen. Sobald das Ding endgültig läuft, mache ich was anderes.

- Die Baustahlwendel hat wie gesagt gut geglüht und wird dementsprechend auch keine allzu lange Lebensdauer haben. Nächstes mal nehme ich wenigstens 4301.

Interessant auch Folgendes: Ich war zunächst von der erreichten Lufttemp. etwas enttäuscht, da ein Fön ja angeblich fast das Doppelte bringt. Also habe ich mit dem Meßgerät mal den Fön ausgemessen und siehe da: Das waren auch nur etwa 340°C! Ich muß dazu sagen, dass mein Fühler ein 6 mm Manteschutzlrohr aus warmfestem Stahl hat, deshalb ist das auch nicht weiter verwunderlich.
Ich werde nun versuchen, mit Gegenstromprinzip auf deutlich höhere Vorwärmtemp. zu kommen (ich rechne fast mit der doppelten Temp.).
dadurch wird dann die fehlende Luftmenge, die der Föhn zusätzlich bringen würde, hoffentlich ausgeglichen, so dass ich kein zusätzliches Gebläse installieren muß, was zweifellos noch mehr Leistung bringen, mich aber wieder Netzabhängig machen würde.

Ach ja: An Luft scheint es dem Brenner, wie bereits vorausgesagt, trotz der fast 2 m langen Strecke durch das 1 1/4" Rohr der Reku nicht zu mangeln.

 

[Sven]

Hi Arno,

- Die Baustahlwendel hat wie gesagt gut geglüht und wird dementsprechend auch keine allzu lange Lebensdauer haben.

Wenn du die Wendel umdrehst könnte sich das bessern, da der wirklich heiße Bereich vor dem Brennraum dann ja mit kühlerer Luft durchströmt wird.

Brennraumtiefe ohne Reku: 370 mm

Kannst du nach hinten noch aufmachen, ohne das dir der Abgasstrom zusammenbricht?

Für einen ersten Versuch ist das Ergebnis wirklich

Ich bin immer noch am Material zusammenkramen (Der Leidensdruck ist zu gering )

Ciao Sven

 

[Arno Eckhardt]

Hallo Sven

Stimmt, das mit der Rohrtemp. könnte sich noch bessern. Allerdings wird ja auch die Temp. im Brennraum noch höher, wahrscheinlich gleicht sich das wieder aus.

Die Esse war übrigens vorne und Hinten bei dem Versuch fast ganz offen. Nur vorne habe ich ein paar kleine Schamottsteinstücke reingelegt, um den großen Öffnungsdurchmesser von 185 mm in etwa dem Durchmesser der Reku (ca. 140 mm) anzugleichen und die Abgase mehr Richtung Reku zu leiten. Gelaufen ist sie aber auch ganz offen.

Was ich jetzt außerdem noch testen muß, ist eine kleinere Gasdüse (hatte gerade keine da, meine "Strahlenkanonen" laufen definitiv nur mit 1 mm Bohrung). Außerdem habe ich den Brenner ohne Esse auch schon mit Fön betrieben und das lief nicht ganz so gut, wie geplant. Wie Roman aber schon angekündigt hat, muss es das auch nicht unbedingt, da ja der Brennraum selbst noch als Expansionsöffnung funktioniert, so dass es mit eingebautem Brenner tatsächlich keine Probleme gab. Das Mischrohr ist übrigens tatsächlich sehr kurz (keine 30 cm), was die Sache erfreulich kompakt macht.

 

[Arno Eckhardt]

Hallo Ihr

Puh, mein heutiger Tag war recht arbeitsreich und dabei garnichtmal so erfolgreich...

Ich habe das Prinzip erstmal wie versprochen umgedreht. Das Ergebnis war allerdings nur, dass ich schneller auf Temp. gekommen bin, aber nur etwa 10 bis 20°C mehr rausgeholt habe (Lufttemp.)

Die Rekuwendel verzundert allmählich ganz ordentlich. Auch nicht gut, allerdings nicht verwunderlich.

Dafür habe ich mal ein Gebläse dran gehängt. Das bringt, wie vorausgesagt, natürlich ordentlich was, auch die Luft wird etwas wärmer (nochmal 10 bis 30°C mehr). Die Temperatur im Brennraum natürlich auch und die Sache lässt sich, vor allem was die Flammenlänge angeht, sehr gut regeln. Mit 2 bar Druck und Gebläse konnte ich einen 12er Rundstahl zum Schmelzen bringen, obwohl mein Brennraum ja wirklich noch mächtig groß ist.

Spasseshalber habe ich dann auch mal ein Lochblech vor meine Flare geheftet. Das war ganz gut, ging aber nur bis 340°C Lufttemp., dann gab es den erwarteten Flammendurchschlag und nur wenige Sekunden Später tropfte das füssige Edelstahllochblech von der Decke

Als erstes werde ich jetzt wohl den Brennraum auf Endmaß bringen und den Brenner weiter optimieren müssen, danach sehen wir weiter...

Inzwischen glaube ich allerdings, dass ein Gebläse an sich schon weit mehr bringt, als das Bischen vorgewärmte Luft. Eine kleinere Düse ebenso. Naja, mal sehen, so schnell gebe ich jedenfalls noch nicht auf