Einfluss von Umwälzern im Brennkanal auf den Wärme­übergang und den Energieverbrauch

Wird der Brennkanal vereinfacht als Gegenstromwärmeübertrager betrachtet, kann mathematisch nachgewiesen werden, dass die Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen Ofenatmosphäre und Feststoff zur Reduzierung des Energiebedarfs führt. Dies kann mit einer geringeren Temperaturdifferenz zwischen beiden Stoffströmen und der damit verbundenen Verringerung der Ausfahrverluste erklärt werden. Mithilfe von Umwälzern kann zusätzlich zur axialen Hauptströmung eine im Querschnitt wirkende Strömung erzeugt werden, die die effektive Strömungsgeschwindigkeit und somit den konvektiven Wärmeübergang erhöhen kann. Neben der Konvektion wird der Wärmeübergang durch Strahlung und den Wärmewiderstand durch Leitung im Besatz bestimmt. Demnach sind Umwälzer am wirkungsvollsten, wenn sie im niedrigen Temperaturbereich des Brennkanals (bis etwa 500 °C) eingesetzt werden und ein möglichst lockerer Besatz mit Spaltweiten um 20 mm Verwendung findet. Mithilfe von Strömungssimulationen (CFD) werden für typische Produktgruppen wie Dachziegel und Vollziegel die Anordnung von Umwälzeinrichtungen im Brennkanal untersucht und Vorschläge für eine optimierte Strömungsführung gegeben.

M.Sc. Tino Redemann, Otto-von-Guericke-Universität ­Magdeburg

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