Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Strömungsoptimierung eines Abgasventils von Koksöfen durch Computational Fluid Dynamics (CFD)

 
: Hiller, R.; Cremer, I.; Bertling, J.; Dittié, J.; Kim, R.; Reinke, M.

Glückauf-Forschungshefte 60 (1999), Nr.2, S.49-53
ISSN: 0017-1387
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer UMSICHT Oberhausen ()
Abgas; flue gas; numerische Strömungssimulation; computational fluid dynamic (CFD); Druckverlust; pressure drop; Kokerei; coke oven; Optimierung; optimization; Ventil; valve

Abstract
In diesem bei Fraunhofer Umsicht im Auftrag der Krupp Uhde GmbH durchgefuehrten Projekt wurde die Stroemung in einem Abgasventil theoretisch sowie experimentell untersucht. Es wurde ein Technikumsmodell des Bauteils im Massstab 1:2 gebaut und die Stroemung anhand von Druckmessungen charakterisiert. Zusaetzlich wurde sie mit Hilfe des Programms Fluent/UNS simuliert. Ein Vergleich der Ergebnisse lieferte eine gute Uebereinstimmung. Die Berechnung der Stroemung in der Originalgeometrie mit den vorgegebenen Betriebsdaten bestaetigt die theoretische Massstabsuebertragung des Kaltmodells. Damit konnte die Vertrauenswuerdigkeit der Simulationsergebnisse des Originalabgasventils gezeigt werden. Auf dieser Basis wurden Variationen des Abgasventils simuliert. Eine von Fraunhofer Umsicht vorgeschlagene Modifikation konnte dabei eine Reduzierung des Druckverlustes um 90% erzielen.

 

In coke-oven operations flue-gas valves are used to switch the regenerator function from rich gas firing to lean gas f iring. Compared with the simple geometry of the other parts of the flow path, which comprise flues and regenerators, the narrow and winding passages of the flue-gas valves give rise to relatively high losses in pressure. Without the construction of high (and therefore expensive) chimneys, this means that operating problems may well arise due the inadequate suction capacity. The project focused on the theoretical and experimental analysis of a coke-oven flue-gas valve. The primary aim was to reduce the pressure drop through the valve without modifying its external geometry. The internal flow characteristics created by different valve geometries under a variety of operating conditions were simulated using the commercial CFD code Fluent/UNS, which provided velocity and pressure distributions. A half-scale model valve was constucted in order to characterise the internal flow behaviour by pressure measurement. A comparison of the results showed good agreement, proving the simulation result s for the original valve as well as the theoretical scale-up to the 1:2 model. Basically, the calculations showed that the potential does exist for valve optimisation in respect of pressure drop. The effect produced by a number of different variations was quantified. A modification proposed by Fraunhofer UMSICHT reduced the pressure drop to 10% of the original value.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/PX-30198.html