Eigenbau-Stehkessel

[Dampfer]

Im Prinzip Richtig:
auch wenn der Wäremleitkoefizent bei Wasser höher is und im Verhältnis weniger Übergabefläche braucht als Luft. Bedeutet das ja nicht, dass er keine Übergabefläche braucht oder besser im Umkehrschluss gesagt, eine Vergrößerung der Übergabefläche auch was bringt.
Ich hatte das Thema nur noch mal angesprochen, weil weiter oben Argumentiert wurde, dass der Heizkörper ja auch mehr Rippen hat... aber das ist weger der Luft und nicht weger dem Wasser (sie moderne Heizkörper die nicht durchflossenen Stahlrippen haben - wo der erwärmte Stahl da das Medium Luft die Fläche vergrößert) Die modernen Radiatoren haben auch weit aus weniger Wasserinhalt als die alten Rippenteile bei höherer Energieleistung, weil die Fläche zu Luft erhöt wurde.

Also der Idealfall wäre eigentlich einen gewendelten Durchzug, aus vielen kleinen Rohren um eine möglichst lange Durchstreifung des heißen Abgases durch den Kessel zu gewehrleisten. Was aber erheblich schwierig ist. Die Möglichst vielen Rohre würden eine hohe Fläche Luft-Wasser bedeuten... oder aber auch eine gute Möglichkeit wäre die Rippen in den Luftstrom zu setzen.. vielleicht 3 Rippen... allerdings schwierig einzulösten...

[Florian]

Hallo Zusammen

Auch ich schalte mich mal noch in die Disskusion hier rein:

Rippen am Flammrohr bringen sehr wohl was.

Erklärung: Grössere Fläche.
Jaja, hatten wir alles schon denkt ihr jetzt wohl.

Wenn ihr mich fragt, habt ihr aber alle etwas wichtiges ausser Acht gelassen:
Das Wasser verdampft wenn es am Rohr aufgeheizt wird und es bilden sich Dampfblasen.
Klar, die Dampfblasen steigen auf; dies aber erst, nachdem sie eine gewisse grösse Erreicht haben. Und so gesehen ist also immer eine gewisse Fläche von Dampf abgedeckt. Und dass Dampf sehr gut isoliert kann man am Leidenfrostschen Phänomen sehr schön beobachten (-> Wikipedia wer's nicht kennt)

Je Mehr Wärme vom Kupfer ans Wasser übertragen werden soll (für eine bestimmte Fläche in einer bestimmten Zeit) desto mehr Fläche wird von kleinen Dampfblasen "belegt". Dabei könnt ihr euch selbst ausrechnen, dass dies nicht ideal ist. Vergrössernt man nun die Fläche wo die gleiche Menge an Wärme pro Zeit abgegeben wird, kann das Wasser eher wegströmen als dass Dampfblasen entstehen; dies weil ein kleinerer Wäreunterschied dem Wasser mehr Zeit zum wegströmen lässt. Die Dampfblasen können sich also nicht ans Flammrohr "heften".

Man kann auch bei einer Flasche Mineralwasser beobachten, wie sich Blasen in einer Flüssigkeit verhalten und was passiert, wenn sie an eine feste Wand (Flasche) kommen. An der Flaschenwand steigen sie nämlich viel langsamer als im Wasser selbst.


Es gibt auch eine physikalische Grenze von Wärme, die von einem Metall an Wasser übertragen werden kann, da sonst wie gesagt Dampfblasen entstehen.
Und je näher man dieser Grenze ist, (je stärker die Kapazität des Kessels ausgereizt wird) desto schlechter wird der Wirkungsgrad des Kessels, eben wegen den Blasen.


So, ich hoffe ich hab es nicht allzu wirr geschrieben und ihr kommt mit; ansonsten hakt ruhig nach.

Gruss Florian

[Kolbenfresser]

Hallo Kesselbauer und die, die es noch werden wollen


Meine Theorie, hier werden die Temperaturdifferenzen ganz vergessen.

Brenner - Flammrohrinnenseite Diff. geschätzt 1500°C
Flammrohraußenseite - Wasser Diff geschätzt 100°C

Um dieselbe Energiemenge zu übertragen ist es wohl Sinnvoll die Wasserkontaktfläche auf dem Flammrohr wesentlich größer
( Wärmewiderstand) zu machen als die Fläche welche der Flamme zugewendet ist.



Gruß

Roland

[Dampfer]

Hallo Roland,
das mit den 1500 kann nicht so ganz sein... dann würde das Schmelzen.... aber Recht hast Du damit, dass die Innenseite stark kühler is, da das Wasser schnell abtransportiert.

Wenn man sich einen Heizkessel anschaut, dann wird das Abgas durch Kanäle geführt, ähnlich der Quersieder.... die sind absichtlich mitten im Abgasstrom.

Deshalb der Idealfall.. (wenn Platz wäre) das große Feuerrohr in der Mitte in viele kleine Rohre Aufteilen (wie halt beim großen Kessel). Viele kleine Durchströmungen, mit viel Übergabefläche...
Dann hätte der Kessel brachiale Leistung und nicht nur punktel sondern sehr gleichmässig verteilt.

Wer baut so ein Teil? Die Kohlekessel haben meist 3-5 Rohre... wobei die noch das Problem des verschlackens haben... mit Gas könnte man wirklich recht dünne nehmen - so ein Bündel 4er oder 5er Rohr vielleicht?

[Kolbenfresser]

Hallo


@Alex: Aus deinen Antworten schließe ich, dass du viel mit Heizungen zu tun hast!?


Die Flammfarbe von meinem Brenner ist Blau, das müsste ja etwa 1700°C entsprechen. Das Flammrohr schätze ich auf 200-250°C , dann wird die Schätzung schon stimmen!

Bei meinem Werkstattkessel ( im Augenblick noch auf der Lok) habe ich den alten Spruch, Viel hilft viel, angewendet. Die Ableitbleche sind nur deshalb aus Ms weil ich es übrig hatte. Cu wäre wohl besser aber auch schwerer zu bearbeiten.
Ich kann über mangelnde Dampfentwicklung nicht klagen. Auch die Abgastemperatur halte ich für nicht sehr hoch.


Ein Kessel mit 4mm Rohren hätte wohl zu viel Widerstand, ich denke ab 5mm Innen D wird es wohl funktionieren


Flammrohr (Kolbenfresser)





Gruß

Roland

[Janosch]

Hallo,
Gase leiten die Wärme wesentlich schlechter als Flüssigkeiten.Die Gase übertragen die Wärme um so besser, je größer der Temperturunterschied Rohrwand-Gas ist.Soweit das Grundlagenwissen.
Durch die Heizrippen wird die Rohrwand stärker gekühlt, deshalb wird der Temperaturunterschied größer und damit der Übergang erleichtert.
Im Lokomotivbau gab es Kessel, die auf der rauchgasberührten!! Seite ein eingewalzte Rippen hatten, damit der Wirkungsgrad gesteigert wurde.Der Grund ist ja wohl klar.
Gruß Janosch, der sich damit aus der "Diskussion" ausklinkt

[Dampfer]

Hallo Roland,
Du hast eigentlich bei deinem Kessel das Optimale rausgeholt. Ach ja... habe nichts mit Heizungsbau zu tun... ich versuchte nur die reine Physik zu veranschaulichen.

Die Rippen über dem Brenner, weil da die Rohrwand am heißeseten wird durch die direkte Flamme. Im Abgasstrom ne Menge Quersieder.....

Nur damit es klar wird. Ich rede nicht gegen die Rippen... nur bringen sie im Abgasstrom im inneren des Kessels nicht so viel wie Siederohre... ihre optimale Verwendung ist am Brenner... wie bei Dir...

Fazit:
First Best Lösung bei einen Langkessel sind Rippen über dem Brenner und möglichst viele Quersieder im Abgasstrom, oder aber sogar das Brennerrohr zu meheren dünneren Rohren zu bündeln.

Also für einen Stehkessel ergibt das Optimale:
viele kleine Rohre nach oben...

Und das ist ja eigentlich das, was Gerhard will.. den optimalen Kessel. Wobei jetzt der Keramikbrenner schon vie bringen dürfte.
First Best Lösung wäre:
Keramik Brenner und viele kleine Abgasrohre.

[Henner (Henry)]

Hallo,
hier noch mal meine 2cents (die amikanischen): Bei all euren Ueberlegungen geht ihr davon aus, dass die Waerme ueber das Gas uebertragen wird. Viele Untersuchungen haben aber gezeigt, dass der Strahlungsanteil ueberwiegt (z.B. Model Engineer). Dies bedeutet, dass die Waermeabgabe ueber die Rohre wesentlich kleiner ist als die ueber Strahlung in der Feuerbuechse. Es macht also mehr Sinn, die Waerme aus der Feuerbuechse wegzuschaffen, z.B. mit "Igelstacheln" etc. Dies erklaert auch, warum simple Kessel mit einem Flammrohr und "strahlenden" Brennern (Keramik oder rostfreie Gewebe) erstaunlich leistungsfaehig und sparsam sind. Ausserdem hat Kupfer (besonders nach einigem Gebrauch) ein hohes "Epsilon", d.h. es absorbiert Strahlung besonders effektiv.
Regards

[dampfsachse]

Bin ich aber froh, daß einige von uns noch die richtige Tür gefunden haben und die Diskussion aus ihrer Endlosschleife herausführen.
Zunächst möchte ich mal den Seeman kno3 glauben, der richtig feststellt, daß eine größere Heizfläche, unabhängig vom umgebenden Medium, einen größeren Wärmeaustausch ermöglicht (Praxistest).
Was durch Florians lakonische Worte: "Rippen im Flammrohr bringen sehr wohl was" bestätigt wird.
Rolands Bild vom Flammrohr eines Langkessels gleicht den meinigen im Stehkessel vollständig, deshalb noch einmal ein Bild aus anderer Sicht.

Stehkessel Bild13 (dampfsachse)

Brennerrohr, beim Stehkessel Brennkammer

Klar zu erkennen ist die Brennkammer mit drei großen Quersieden und die um den Kamin und auf der Brennkammer sitzenden Rippen.
Weiter heißt es: "für mich ganz klar, er kann über mangelnde Dampfentwicklung nicht klagen". Ich auch nicht.
Was von Alex nochmal bestätigt wird: "Du hast aus Deinen Kessel das optimale herausgeholt"
Ich meine, unabhängig von Lang- oder Stehkessel gilt: Quersieden und Heizrippen gemeinsam sind die Lösung. Wie auch aus dem neuen Bild ersichtlich ist. Na ja, vielleicht ist die Betrachtung eines Stehkessels etwas schwieriger?
Das ich persönlich der Rippe gegenüber der Quersiede den Vorzug gebe, hat fertigungstechnische Gründe und solche der Störanfälligkeit durch Risse, siehe auch Marcos Beitrag hierzu. Auch Rolands Langkessel hat nur 8 kleine Quersieden, aber 12 große Rippen.
Die Theorie ist immer richtig, muß sich aber erst in der Praxis bewähren.
An unserer Uni finden zu bestimmten Anlässen, Jahresende und Semesterschluß, öffentliche Vorlesungen statt, bei denen namhafte Professoren die Realität auf den Kopf stellen und sogar im Versuch beweisen, daß die praktischen Vorgänge so gar nicht ablaufen lönnen, wie sie uns täglich begegnen. Da solche Veranstaltungen zwischenzeitlich an fast allen Unis laufen, empfiehlt einen unbedingten Besuch

der dampfsachse
Gerhard.

[Dampfer]

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An unserer Uni finden zu bestimmten Anlässen, Jahresende und Semesterschluß, öffentliche Vorlesungen statt, bei denen namhafte Professoren die Realität auf den Kopf stellen und sogar im Versuch beweisen, daß die praktischen Vorgänge so gar nicht ablaufen lönnen, wie sie uns täglich begegnen. quote]

Erinnert mich an mein VWL Studium (@Roland... siehst du nichts mit Heizungsbau).
Die Therorien waren alle Müll.. auch wenn man 8 Semester daran rumgerechnet hat.........

Also Gerhard... bin gespannt was Dein Kessel zum Keramikbrenner sagen wird.

PS: den Beitrag gabs nur damit ein Wagon mehr dran hängt.