Absaugung, Hintergründe1

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Aufsatz zu den Hintergründen der Berechnung von Absauganlagen


Technische Voraussetzungen:

Theoretische Durchflußmenge: 100m³/h bei 100 mm freiblasend, ohne Schlauch! Durch Verwirbelungen und Bögen (je Bogen ca. 20% Verlust, bei Aluflexschlauch starke Verwirbelung durch die Wickelung mit den inneren Wülsten, je Meter Rohr Verlust ca. 5-10% Verlust)

Das heißt: bei 1 Meter Abluftschlauch 100 mm Querschnitt Aluflex, mit einem Bogen 90° vermindert sich die Abluftleistung schon vor dem Motor auf ca. 80m³/h. Ein nachgeschalteter Schlauch muss gleichermaßen gewichtet werden...also noch einmal ca 20% Minderung. Nun kommen wir nur noch auf ca. 65m³/h, die tatsächlich aus dem Rohr am Ende rauskommen.

Dies entspricht einer Luftgeschwindigkeit am Lufteintritt von 2,69 m/sec, wobei es sich hier um einen theoretischen Wert handelt, der weder die Verwirbelung, noch die Krümmung des Rohres oder die Verjüngung des Rohres im Bereich des Einschub-Lüfters berücksichtigt. Rechnet man hier mal einen von mir geschätzten Abschlag von nur ca. 20% ab, vermindert sich die Geschwindigkeit in großen Bereichen des Lufteintritts dramatisch.

Noch schlimmer verhält sich hier ein so genannter Flachkanal, der zwar das mathematisch gleiche Innenvolumen hat, aber durch die aerodynamisch schlechten Ecken und Winkeln einen praktischen Verlust von nochmals etwa 20-30% der tatsächlichen Leistung hervorruft. Hier ist zwar die Innenfläche glatt, die Luft prallt aber in allen Bögen erst einmal gegen die Wandung in der Kurve und wird – ob man das glaubt oder nicht – sogar in die falsche Richtung gedrückt.

Dazu gibt es eine erstklassige Untersuchung der Fa. Naber mit einer Studie einer Universität in Süddeutschland. Mal sehen, ob ich die bekommen kann. Alle o.g. Fakten sind aus Daten einer Schulung entnommen, die sich nicht nur mathematisch nachweisen lassen, sondern auch in der Praxis nachgewiesen sind.

Man kann sich das vielleicht so vorstellen: Man nehme einen dicken Schlauch und gieße von oben viel Wasser rein. Am unteren Ende des Schlauches kommt aber nicht an allen Stellen gleichermaßen Wasser raus, sondern an der Bogen-Außenseite kommt wesentlich mehr Wasser raus, als an der anderen Seite.


Der Venturi-Effekt:

Der Italiener entdeckte, dass sich die Geschwindigkeit eines durch ein Rohr strömenden Gases zu einem sich verändernden Rohrquerschnitt umgekehrt proportional verhält. Das heißt, die Geschwindigkeit des Gases ist dort am größten, wo der Querschnitt des Rohres am engsten ist.

Eine aerodynamische Verengung des Rohrquerschnittes erlangen wir auch über einen Bogen im Rohr. Insofern unterscheidet sich hier ein Fluid von der Aerodynamik...deshalb können Flugzeuge auch fliegen.

Die Geschwindigkeit innerhalb des Rohres ist aber begrenzt durch den Motor, der eine maximale Drehzahl hat und so also hier in seiner Leistung gestört wird und die Luft damit langsamer wird...

Alle diese Fakten habe ich aber nicht mit in meine Berechnung der erforderlichen Absaug-Leistung einbezogen, sondern hier einfach mal „Optimalwerte“ angenommen. Dies auch, weil hier die tatsächliche örtliche Gegebenheit mit eine der grössten Rollen spielt :

  1. . wie lang ist der Abluftschlauch zum Motor
  2. . wie lang ist der Schlauch vom Motor ins Freie,
  3. . welchen Durchmesser hat der Schlauch
  4. . welche tatsächliche (nicht freiblasende) Luftleistung hat der Motor
  5. . wie viele Bögen und in welchem Radius sind verarbeitet
  6. . welche Art an Mauerkasten wird verwendet
  7. . welches Material hat der Schlauch/Rohr

Ihr seht, viele Faktoren bestimmen den tatsächlichen Wirkungsgrad einer Abluft-Installation.

Als nächste Faktoren kommen die Störeinflüsse auf die Entstehung und Verbreitung der Abluftgase.

Abluftgase an den Brennern sind heiss, steigen also aufgrund der Thermik erst einmal auf. Die Aufstiegsgeschwindigkeit eines heissen Gases fällt aber umgekehrt proportional zur erreichten Höhe. Dies resultiert daraus, dass die Gase schon nach einem halben Meter Entfernung nicht einmal mehr 60°C erreichen. Viele von Euch arbeiten mit Plexiglas-Schirmen auf Märkten, um das Perlen zu demonstrieren. Bei normaler Handhabung wird der Plexi-Scheibe nichts passieren. Die schmilzt erst, wenn man den Brenner richtig fauchen lässt.

Das heisst aber, dass ich hier nicht mit einer riesigen Thermik rechnen kann. Das ist einfach nur warme Luft, wenn diese das Alu-Rohr erreicht. Man kann also die Thermik, auf die sich hier jemand beruft nicht wirklich als Rechengrundlage benennen.

Ich habe niemals behauptet, dass ein 100m³/h-Klolüfter die Menge an Abgasen nicht schlucken könnte....theoretisch...wenn da nicht die Künstlerin/der Künstler hinter dem Brenner säße.

Und hier liegt das Hauptproblem, denn es handelt sich hier nicht um eine statische Entsorgung der Abgase, sondern es wird dort gewerkelt. Im heissen Gasstrom wird ein Dorn mit einem Störkörper bearbeitet...mit weiteren Störeinflüssen, wie Glasstangen und Paddeln. Jeder Störkörper verändert die Abstrahlung der Gase hinter dem Körper. Gase werden zur Seite abgelenkt, nach unten, nach oben...nur nicht gerade in diese mickrigen 100mm Durchmesser des Aluflex-Schlauches.

Wenn man jetzt davon ausgeht, dass die Perle im Abstand von 10 cm hinter dem Brenner steht, dessen Durchmesser an den Düsen vielleicht 1 cm hat, die Perle einen Durchmesser von 1 cm hat, dann kann jeder, der in der Schule einmal etwas Trigonometrie gelernt hat, ausrechnen, wie viele Flammgase neben die Absaugung blasen.


Ein Beispiel aus der Praxis zum Nachmachen:

Man halte die linke (oder rechte) Hand mit der Innenfläche ca. 20 cm vom Mund entfernt, dem Gesicht zugewandt. Einen Finger der anderen Hand hält man nun ca 5 cm vom Mund entfernt und bläst nun den Finger an. Ergebnis: Es kommt fast keine Luft an der entfernteren Hand an.

Ach ja... ich vergaß, dass die Ausströmgeschwindigkeit des Gases auch noch eine Rolle spielt. Je höher die Geschwindigkeit, desto grösser die Ablenkung an der Perle, dem Dorn, dem Glasstab, dem Paddel...usw.

Ich verzichte hier mal auf die rechnerischen Kniefälle und gehe mal davon aus, dass das der geneigte Leser sich selber ergoogeln kann, oder mit oben genannten Experiment das Ergebnis verfolgen konnte.

Was muss ich also tun, um möglichst viele Abgase in dem mickrigen Abluftschlauch unter zu bringen?

Richtig... ich muss entweder den Durchmesser des Schlauches erhöhen, oder die Leistung des Motors.

Halt! Wir erinnern uns, dass der Durchmesser des Schlauches eine Rechengrösse bei der Berechnung der Luftgeschwindigkeit innerhalb des Rohres war. Das heisst, je dicker das Rohr, desto kleiner die Geschwindigkeit innerhalb des Rohres. Je kleiner die Geschwindigkeit, desto geringer die Sogwirkung der Absaug-Einrichtung... Oh Gott, schon wieder was Neues... Sogwirkung... Was versteht man darunter?

Unter Sogwirkung versteht man die Eigenschaft der Luft, einen nicht unmittelbar im Luftstrom befindlichen Gegenstand in Strömrichtung zu bewegen. Jeder hat das schon mal bemerkt, wenn man sich bei einem Sturm versucht, sich hinter einem Baum zu schützen. Das zieht auch dort wie Hechtsuppe, obwohl man keinen direkten Zug abbekommt. Diese Sogwirkung nutzen wir aus, um einen Grossteil der Störluft dazu zu bewegen, doch in den Abluftschlauch zu gehen. Je geringer aber die Luftgeschwindigkeit, desto geringer ist die Sogwirkung.

.. reicht also nicht...

Wir müssen also auch die Luftmenge erhöhen, damit wir eine grössere Geschwindigkeit am Ende des Schlauches erreichen.

Erhöhe ich die theoretische Durchflußmenge auf 500m³/h, erhalte ich eine theoretische Luftgeschwindigkeit von ca. 17m/s, einen tatsächlichen Wert von etwa 10m/s, der auch hier wieder von diversen Störeinflüssen reduziert wird. Diese Geschwindigkeit ist aber NUR am direkten Eingang am Rohr/Schlauch. An der Perle wird diese Leistung kaum noch wahrgenommen.


Belüftung:

„Ach, machen wir mal ein Fenster auf.... welches ist ja egal...“

Falsch!!!


Zuluft muss immer von hinten kommen, um einen zusätzlichen Schub Richtung Absaugung zu bekommen. Seitliche Zuluft behindert jedoch die Abluft, da hier die Flammgase seitlich vom Abluftrohr weggedrückt werden. Auch hier gibt es wirklich sehr gute Untersuchungen, wie z. B. von der Fa. Miele und AEG-Hausgeräte.

Nun könnte jemand behaupten, was habe eine Abluft für das Perlen mit Küchen zu tun? Der Abstand der Abgasquelle ist nur wenig unterschiedlich zu dem Perlenbrenner. Bitte beim Kochfeld die Topfhöhe mit einbeziehen... ;-) Im Gegenteil: In der Küche auf dem Herd existieren gegenüber dem Perlendrehen optimalste thermische Verhältnisse. Der Wasserdampf verhindert die vorzeitige Abkühlung der aufsteigenden Luft... ja richtig...aufsteigende Luft, die keinerlei zusätzliche Beschleunigung erfährt, also langsam und gemächlich nach oben steigt und dort über die gesamte Fläche des Filters aufgenommen werden kann. Diese Voraussetzungen haben wir aber beim Perlen nicht... Da geht mit einem Druck von mindestens 0,3 Bar eine Menge Gas aus dem Brenner, wird dort in Wärme und Abgas umgewandelt und in der Menge vervielfacht.


Grösse des Raumes:

Natürlich ist bei der Berechnung der Absaugleistung eine Faustformel bekannt, die zur Berechnung der Maximal-Leistung der Haube allgemein üblich ist: Die Luftwechselmenge...

Die Luftwechselmenge kann aber nur bedingt zur Berechnung von Absaug-Anlagen genommen werden. Viel wichtiger ist der Gesamtraum, die Gewohnheiten, die räumlichen, aerodynamischen „Fehler“... Das Ergebnis einer guten Beratung in Bezug auf die Leistung einer Absaug-Anlage ist die optimale Leistung einer Haube in Bezug auf den Menschen.

Natürlich kann man auch da übertreiben, aber ich fahre lieber mit einem Porsche 100km/h, als mit einem Trabbi... Höhere Drehzahlen bei gleicher Leistung ist immer mit mehr Lautstärke verbunden....und mir ist eine leise Haube lieber, als eine, die aus dem letzten Loch pfeift. Das ist auch mit ein Grund, warum so viele Dunsthauben in den Küchen nicht benutzt werden...sie sind zu laut!


PP --Peter 22:39, 21. Nov 2006 (CET)


Beispiele von Absauganlagen

Hier sind Links zu ein paar Absauganlagen, die von PerlendreherInnen benutzt werden :

Lodin_Erikson

Absauganlage 1


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