Re: Strömungstechnischer Vortrag? Gerne :-) Also dann
Geschrieben von Werner am 19. Januar 2026 23:27:34:
Als Antwort auf: Strömungstechnischer Vortrag? Gerne :-) geschrieben von waldi am 19. Januar 2026 08:50:58:
Moin Waldi,
völlig richtig, wenn man Verteilsysteme baut, schaut man, dass in etwa die Geschwindigkeiten in alle Leitungen ähnlich sind. Der Hauptgrund sind aber die Kosten und der Platzbedarf für die entsprechenden Zweigstellen.
Es gibt aber auch Gründe, es anders zu machen, dazu ein Döntje aus meinem Job:
Und es trug sich zu, dass die beiden großen Konzerne RWE und Siemens mal wieder ein gemeinsames Projekt hatten: die Komplettsanierung des Gaswerkes am Rhein zwischen Köln und Düsseldorf.
Wie, die verfahrens- und gastechnische Truppe wurden also dem Team von Siemens vorgestellt und fanden bald heraus dass diese Leute lange E-Mails schreiben konnten, 17-seitige Word-Dokumente erstellen konnten mit Revisionsverzeichnissen, aut0matischen Inhaltsverzeichnissen, zweiseitigem Text, was wer und warum nicht zu verantworten hatte und dann, auf Seite 14 zwei Zeilen Text mit dem Inhalt, um den es eigentlich ging.
Jaaa, und die Verfahrenstechnik und Meßtechnik war auch mit verkauft. Elektroingenieure befaßten sich auf einmal mit Rohrleitungen, das war schon toll - nämlich überhaupt nicht. Ich wurde dann von einem aufgeklärt, dass das DIN-System im Gegensatz zu dem amerikanischen System in Millimetern ausgedrückt wird und nicht in Zoll. Oooh, hätte ich das doch mal eher gewußt. Als aber dann die einzölligen Rohrstutzen (ehemals von Chikago Bridge in den 70ern erstellt) alle abgeflext wurden, habe ich mir den zuständigen mal gekauft und gefragt, was das sollte. Er hat mir dann erklärt, dass ein 1"-Rohr 33,4 mm dick ist und dass das DN 25 dann mit 25 Millimetern nicht dran paßt. also habe er überall 3/4" drauf schweißen lassen, weil dies mit 26,4 Millimetern fast genau auf DN 25 paßt. Er habe dazu im Konzern ein Gutachten von einem Schweißfachingenieur anfertigen lassen, in dem steht, dass der Unterschied von 0,7 mm rundum durch das Schweißen verkraftet werden kann.
Als ich ihm sagte, dass DN 25 für Durchmesse NENN steht und DN 25 genauso 33,4 mm habe, wie ein 1" Rohr, hat er schon gar nicht mehr zugehört. Es war zum davon Laufen.
Aber weiter, WIR mußten Siemens die Nennweiten der Luftverteilleitungen vorgeben, nicht dass die das nicht gekonnt hätten, ooooh nein, aber sie sahen uns dafür verantwortlich. In dem ganzen Durcheinander habe ich mich dann zu voller Größe erhoben und gesagt, man solle alle Luftleitungen in DN50 respektive 2" ausführen. Das hat mehrere Vorteile:
1. man muß nichts mehr rechnen
2. bei Änderungen/Erweiterungen des System reicht die Querschnitt immer noch
3. Ein Einzollrohr trägt sich nicht über 6m in der Rohrbrücke und muß zwischendurch unterstützt werden, ein Zweizollrohr ist stabiler und kann - genau wie die anderen Leitungen im Rastermaß 6m (übrigens 20 Fuß) aufgelegt werden
4. beim Verlegen der Leitungen gibt es keine Fehler, niemand muß nach den Reduzierungen suchen oder Zeichnungen beachten, wo wer was
Der Nachteil des höheren Preises für das 2" Rohr ist so klein, dass sich schon das Nachdenken nicht lohnt.Aber Siemens ist Siemens und so geht das ja mal gar nicht. Sie bleiben dabei, dass wir eine Auslegung machen müssen. Dazu brauchten wir aber die Luftverbräuche der Siemens-Stellorgane, die man uns nicht nennen konnte.
Irgendwann hat dann ein Manager das Fließbild für die Luftverteilung selbst gezeichnet, von Hand auf ein Stück Papier, mit zahlreichen Umwegen, Erläuterungen usw. aber gut lesbar. Ich habe mich im Schreck zu der Formulierung hinreißen lassen, dass Fließbild sei unter seinen Händen einen grausamen Tod gestorben. Das habe ich dann dem Siemens-Bauleiter geschickt, mit dem ich sehr gut konnte. Dieser hatte den schönen und seltenen Namen Meier und hat mir geantwortet, er hätte mit dem Projekt nichts zu tun (was gelogen war) und hätte die E-Mail an alle Meiers im Konzern weiter geleitet. Oha, damit wußte es sozusagen jeder. Ich schätze mal, der Bauleiter hat sich ins Fäustchen gelacht.
So, das war erst nur die Story. Wenn Reduzierungen in Verteilsystemen keinen Kostenvorteil bieten, läßt man sie besser sein.
Kaminzug:
Die Berechnung nach DIN basiert auf dem Dichteunterschied zwischen der Umgebungsluft und dem warmen Abgas. Eine Druckverlustberechnung kann gemacht werden, ist aber nicht Bestandteil der Kaminzugberechnung. Diese geht von statischen Verhältnissen aus.
Für unseren Kamin habe ich eine gemacht, der Schorni meinte, er könne sie nicht akzeptieren, weil sie nicht das Siegel soundso trage, aber er käme mit seinem offiziellen Programm auf das gleiche Ergebnis. Er wiederum durfte es nicht benutzen für die Abnahme, wegen Interessenskonflikt. Er MUSSTE die Berechnung nach diesem Programm vorgelegt bekommen, um sie zu verfizieren.
Also bin ich an den Hersteller der Rohre getreten und habe die Berechnung verlangt und postwendend bekommen. Sofort fiel mir auf, dass die Höhe nicht stimmte. Die Kaminhöhe war korrekt, aber das Werk steht in Süddeutschland in einer Höhe von 800 m üer dem Meeresspiegel und wir sind hier auf 52 Metern. Also nochmal mit der richtigen Höhe und endlich waren alle zufrieden.
Der Querschnitt wird in der Berechnung nicht verwendet. Die Druckverluste sind so abzuschätzen, dass sie vernachlässigbar werden. Zu klein: die Abgasmenge geht nicht durch, zu groß: die Auskühlung an den Wandungen wird so stark, dass es zur Kondensation mit möglichen Schäden kommt, ja sogar ein Rückfallen des kalten schweren Abgases ist nicht auszuschließen.
Aber die schrittweise Verjüngung entlang des Weges ist vollkommen unüblich und mir nicht bekannt. Man kann das so machen, wenn man keine Rundbiegemaschine hat, die gerade Rohre biegt, aber entscheidend ist der engste Querschnitt.
Und nun mal eine Berechnung so aus der Hand. Die zugrundegelegten DIN-Werte habe ich nicht im Kopf und bin momentan zu faul, sie zu suchen.
Das Feuer habe eine durchschnittliche Abgastemperatur von 200 °C. die Außenluft soll 20 °C betragen.
Luft hat in unseren Höhen (Tiefen) bei 20°C eine Dichte von 1,2 kg/m³ die hundertstel hinter der 2 mögen sich andere um die Ohren schlagen.
Bei 200°C und dem einem Gehalt von 14% CO2 für Ölfeuerungen beträgt die Dichte nur noch 0,8 kg/m³
Wir haben also eine Dichtedifferenz von 0,4 kg/m³
Nach dem Gesetz des statischen Drucks rho x g x h bekommen wir also bei 10 Metern Kaminhöhe eine Druckdifferenz von 0,4 x 9,81 x 10 = 39,24 Pascal gleich N/mm² oder oder 0,39 mbar. Ein Druck, der sich mit bloßer Puste leicht überwinden läßt.
Diese Druckdifferenz steht nun zur Verfügung, um das Verbrennungsprodukt zu beschleunigen auf die Geschwindigkeit, mit der es verlustfrei durch den Kamin strömen würde.
Bernoulli, der schlaue Schweizer sagt: dp = w²/2 x rho sei der dynamische Druck eines strömenden Mediums. Da wir den Druck ja bereits haben, stellen wir die Formel um und bekommen w = WURZEL (2 x dp / rho) . Der Buchstabe w steht in der Strömungslehre für (w)elocity, damit man das Formalzeichen V nicht für Geschwindigkeiten und Volumina verwendet.
Nun müssen wir für rho aber die Dichte des Abgases einsetzen, denn dies soll ja in Fahrt geraten. Also:
Wurzel aus (2 x 39,24 / 0,8) => 9,9 m/s, das sind immerhin knappe 36 km/h.
Nun würde man denken, je länger der Kamin desto weniger geht durch, aber nein, der Kaminzug wird stärker und die Geschwindigkeit steigt.
Nehmen wir nur z. B. ein Hochhaus, wie die damaligen Twin-Towers, von über 500 Metern und setzen wir dann nicht 200 °C, sondern 500 oder mehr. Dann wird schnell deutlich, wie rasant es durch einen solchen Turm zieht, wenn es brennt.
Es reicht schon kalten Winterwetter und geheizte Räume, dann würde ein durchgehendes Treppenhaus oder Rohr oder Müllschlucker oder was auch immer echte Stürme auslösen sofern der betreffende Teil außen mit der Atmosphäre verbunden wäre. Wenn unten einer die Türe aufmacht und oben einer auf die Dachterrasse geht (nur mal angenommen), dann kriegt der die Tür oben nicht mehr zu.
So, wir sind jetzt bei 9,9 m/s. Schneller geht es nicht. Verenge ich ein Stück im System, egal, ob unten oder oben, dann liegt dort genau diese Geschwindigkeit (abzgl. von ein paar geringen Verlusten) vor und die größeren Querschnitte haben entsprechend langsamere Strömung.
Ich habe auf Deinen Fotos nicht erkennen können, wie groß genau der Durchmesser dieser wunderschönen Rohre ist. Aber ich sage einfach mal, die bremsende Stelle ist der Lufteingang in den Ofen selbst. Bei unserem Kaminofen, kann man die Asche-Schublade unten weiter rausziehen, damit mehr Luft kommt zum Anbrennen. Wenn der dann richtig brennt und man die Lade zuschiebt, gibt es in Lade selbst nochmal eine kleinere Öffnung - ich messe die mal eben, es sind 4x4 cm, also 16 cm².
Nun vergleiche diesen Querschnitt mit dem des Kamins unter Eingedenk der Tatsache, dass im Lufteintritt kalte Luft, also eine noch höhere Dichte vorliegt, die die Geschwindigkeit nochmal absenkt. Genau wären das dann nur noch 8,1 m/s. Durch die abnehmende Dichte beim Erwärmung würde es zwar im Kamin wieder etwas schneller gehen, aber wenn wir einfach mal einen 100er Durchmesser annehmen, dann hätten wir 78 cm2 Kaminquerschnitt zu 16 cm² Lufteintritt, das ist knapp das fünffache. Der Durchflußwiederstand ist proportional dem Kehrwert des Querschnittes zum Quadrat, also in diesem Beispiel nur ein 25stel. Ich kenne keinen Kamin, der irgendwelche Verluste macht, auch nicht, wenn er schon Asche angebacken hat. Die Gasthermen mit ihren kleinen Auspüffchen, die sind da schon eher in der Länge begrenzt, haben aber ja eine Gebläsefeuerung, sodaß der Kaminzug nicht nachgewiesen werden muß.
Dein Ofen hat vermutlich einen größeren Lufteinlaß, aber klar muß sein, im Kamin strömt es im Betrieb sehr sehr langsam. Da hilft kein Tunen durch Querschnittsänderungen, die Maßnahmen können allenfalls dazu dienen, dass die Verweilzeit so klein wird, dass es nicht zur Kondensation kommt.
Wenn Du reine Kohle heizt, wird der CO2-Anteil im Abgas wesentlich höher. Bei vollständiger Verbrennung sind es dann 21-Vol%. Das ändert die Ergebnisse ein wenig, aber die qualitative Aussage bleibt gleich.
In alter Zeit hat man Kamine gemauert, von Stockwerk zu Stockwerk. In unserem Haus kann man deutlich sehen/messen, dass die einzelnen Kaminabschnitte nicht genau in der Flucht liegen. So ein gemauerter Kamin ist kein Rohr, den kann man schon rein bautechnisch nicht beliebig klein machen. Daher sind diese Kamine in der Regel für heutige Anwendungen viel zu groß, und das Mittel der Wahl ist ein Rohr zum Einziehen.
Den Vorschlag von laden beantworte ich dort, also wer noch Lust am Lesen . . . aber ich habe Euch gewarnt !
Gruß
Werner