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Anmerkung:
Beide Bücher behandeln die quantitative Angaben zur Sand- und Fett-Abscheidung bzw. zur Sandabscheidung anhand numerischer Strömungssimulation
- Pos.1 enthält umfangreiche ältere und neue Berechnungen und 65 Thesen zur Abgrenzung gegenüber dem Stand der Technik
- Pos. 2 enthält eine verkürzte Darstellung von Pos.1 und Verifizierung der Ergebnisse im Strömungskanal 1,5m x 2m x 30m
Zusammenfassung zu Pos. 2
Die vorliegende Arbeit beruht auf Ergebnissen der numerischen Strömungs-Simulation und wurde durch großtechnische Versuche im Flußbaulaboratorium verifiziert. Alle Feststellungen zielen auf die quantitative Angabe der Sandabscheidung und auf die hierfür verantwortlichen Strömungsphänomene.
Es werden die konventionellen Sand- und Fettfangtypen unterschieden:
- mit ungestufter Belüftung
- mit gestufter Belüftung
Zusätzlich werden untersucht:
- Sand- und Fettfänge mit optimierter Strömung (Hydrosandfang), mit und ohne Belüftung, ohne oder mit Injektor (Rührwerk)
- der Sandfang (Hydrosandfang) ohne Fettfang, ohne Belüftung, ohne Injektor.
In dieser Reihenfolge erhöht sich bei konstanten Bedingungen die Abscheidung von Sand der Korngröße 0,2 mm von etwa 55% bis hin zu 95-100%.
Die herkömmlichen Bemessungswerte werden analysiert. Sie müssen nach diesen Erkenntnissen aufgegeben werden. Neue Bemessungswerte werden unter Verzicht auf die konventionelle black- box- Vorstellung vorgeschlagen. Alle hier vorgestellten Normierungen sind Schlüssel zu den Ergebnissen und können variiert werden. Festgelegte geometrische Verhältnisse lassen sich in andere umwandeln. Mehrere Sachverhalte und Begriffe werden eingeführt, welche für die Hydraulik und Sandabscheidung maßgeblich sind, unter anderem „Waschzone“, „Absetzzone“, „Austauschströmung“.
Die Standard- Bemessung wird auf die Flächenbeschickung als einzigen kennzeichnenden Wert zurückgeführt. Die konstante Flächenbeschickung wird durch eine variable, von der Baugröße abhängige Flächenbeschickung abgelöst. Diese reduziert die Bemessung auf die ausschließliche Abhängigkeit der Sandfangbreite B vom Durchfluß Q in der Form B(Q) = 0. Aus der Koppelung von Breite, Länge, Tiefe, variablem Durchfluß, Flächenbeschickung folgen einfache Abhängigkeiten für die Durchflußgeschwindigkeit, die Verweilzeit und für weitere Werte.
Voraussetzung für den Abscheide- Erfolg sind eine hydraulisch richtige Einlaufgestaltung (Hydrosandfang) und Trennwände im Fettfang. Die eine wirkt als horizontaler Wirbelschacht zur Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit, durch die andere kann/muß die chaotische Strömung weitgehend in eine Pfropfenströmung (Vermeidung von Bypass- Strömungen) übergeführt werden. Außerdem muß/sollte ein Abklingen der Strömungswalze nach der Waschzone erreicht werden.
Die Auswirkung konventioneller Details auf die Sandabscheidung wird quantifiziert, zum Beispiel eine ungestufte Belüftung, eine durchgehende Strömungswalze und die frontale Geradeausbeschickung des Sandfangs. Diese sind äußerst ungünstig und können vermieden werden. Die im Sandfang immanent vorhandene Technik der Feststofftrennung und der Fettabscheidung kann vorteilhaft auch gezielt angewandt werden, zum Beispiel durch Intensivierung der Waschzone und/oder durch die Beaufschlagung des Fettfangs.
Bei gestufter Belüftung ist eine wesentlich geringere Energie erforderlich und die Luftemission wird verringert. Bei entfallender Belüftung entfällt schließlich ihre Installation und Überwachung völlig.
Die Verwendung eines Zwillings-, Vierlings- oder Mehrlingssandfangs erhöht die Flexibilität des Betriebes und verringert Volumen und Kosten der Anlage, weil die Tiefe, Länge, Volumen proportional zur Breite bei vorgegebenem Breiten- Tiefen- Verhältnis abnehmen.