Abgasströmungsprobleme im ATMOS mit Umlenkplatte und Diffusor behoben (Zusatzmodifikation zu den V7.1 Wirbulatoren)

Hier ist die versprochene Zusatzmodifikation vom Beitrag

.............Klick..........Der absolute Durchbruch bei den Tests ! Kessel fährt fast die ganze Abbrandzeit über Nennleistung bei 135°C !

Diese Modifikationen habe ich für einen GSE 30 geschrieben,jeder andere Kessel wird eine etwas andere Anpassung benötigen.
Wer das Wirkprinzip der Bilderreihe dann verstanden hat kann diese für seinen Kessel selbst noch optimieren, da die Gegebenheiten jeder Anlage von meiner abweichen können. (Kesseltyp, Kaminzug,Holzart,Stückigket des Holzes usw.)

Die Modifikation kann auch unabhängig von den verwendeten V7.1 Wirbulatoren probiert werden. Aber die Druckverhältnisse sind auf die V7.1 abgestimmt und bringen höchstwahrscheinlich die besseren Ergebnisse.Bei mir läuft der Abbrand mit 130°C AGT und 3,5 % O² absolut geschmiert mit einer super Verbrennung.

Hier das Video aus meinem Beitrag vom Schauglaseinbau,die Verbrennung waren mit allen aufgeführten Modifikationen einschließlich der V7.1 Wirbulatoren..........

[YOUTUBE]Y-eAQcePyQI[/YOUTUBE]

Auf jeden Fall arbeitet jeder mit den Veränderungen wie immer auf eigenes Risiko, und jeder sollte wissen was er da tut!
Also VORSICHT walten lassen !!

Beim Starten des Kessels mit einer so niederen AGT von 130°C empfiehlt es sich über der Düse etwas mehr kleineres [lexicon]Holz[/lexicon] zu legen um eine gute Start-Feuerungsleistung zu erzielen !

Wer die V7.1 eigebaut hat incl. der Modifikationen muß sich wegen einer "explodierenden AGT" keine Sorgen machen, sie wird sich maximal um die 160°C halten.(wer mehr AGT will wird sich schon schwer tun)

Auf die Bilder klicken, dann kann man es besser lesen,das geschriebene ist leider etwas klein.

Da von der Werksseite her beim Atmos kein Strömungsgleichgewicht existiert habe ich die Strömung durch gezieltes umlenken und reduzieren des Luftstromes beeinflusst.

Das kann wie in diesem Fall mit Gewindestangenstücken gemacht werden, denn sie lassen trotzdem einen Strom vorbei und blockieren ihn nicht ganz. (durch das Gewinde)

Das reinigen der Umlaufenden Wärmetauscherfläche mit geeignetem Werkzeug ist unbedingt notwendig.
Eine schmale Bürste mit dem man den Schlitz auskehren kann ist optimal.
Auf dem folgenden Bild sieht man deutlich wie extrem dioe Strömung in diesem Bereich ist.( es folgt dann noch ein Bild das den Bereich von unten zeigt)
Mit Muttern auf einer Gewidestange kann man den Durchfluß drosseln ( mittlerweile habe ich 8 "alte" Muttern aufgeschraubt...letzter Stand)
Diese Bremse soll den Luftstrom dazu bringen in den Tauscherschlitz auf der langen Seite zu kommen.

Auch der linke Seitenkanal von hinten gesehen wird durch die
„exzentrische Lage“ des Durchlasses zum Röhren-Tauscherbereich bevorzugt.

Die errechnete Austrittsfläche beträgt 0,0165 m²

Die berechnete Austrittfläche der Öffnung zum Tauscherbereich benötigen wir als Referenzwert zum berechnen des
Lochbleches das auf die Gesamtfläche diesen Durchlass aufweisen muß.
Ca 10% mehr Durchlassfläche ist auch noch OK.

Bevor wir das Lochblech errechnen müssen wir vorher den „exzentrischen Durchlass“ Strömungstechnisch „mittig“ anordnen,
so dass der Abgasstrom nicht beim passieren des Durchlasses gleich nach oben gerissen wird.

Dazu eine Modifikation mit einer Fliese.

Die Fliese muß bis zur Mitte gehen und links an der Seite anstehen.

Hier ein Berechnungsprogramm zur Ermittlung des Lochbleches............Lochblech-Durchlass berechnen
Es empfiehlt sich ein 2mm starkes Lochblech, das verformt sich normalerweise nicht.
Stärker kann es jederzeit sein.

Die Bleche und die Fliese darunter sind schräg an die Tauscherwand innen angelehnt.

Durch das Lochgitter ergibt sich ein zusätzlicher positiverEffekt.
Die Asche wird am verlassen des Kessels über die [lexicon]Wärmetauscher[/lexicon] besser behindert,
also reduziert sich auch die Emission von Asche in den Tauscherbereich und Schornstein etwas.
Im Kessel findet dadurch eine gleichmäßigere Energieabgabe
statt da die Temperaturen besser verteilt, und „heiße Abgassträhnen“ zerstreut werden.
Dadurch stellt sich ein homogenerer Energiefluss im Kessel ein.

Durch das auflegen der Gewindestange oben an dem umlaufenden
Spalt des Röhrentauschers wird der Abgasstrom auch auf die andere Seite
verlagert und an den freien Stellen wird die Ausblasgeschwindigkeit erhöht ,
was eine Ablagerung der Asche an den unmöglich macht.
Deshalb bleibt der [lexicon]Wärmetauscher[/lexicon] an dem umlaufenden Spalt
frei von Asche.
(Früher war der Schlitz bei mir aufgrund der langsamen
schwachen Strömung auf der Längsseite dann komplett zu)
Jetzt haben die Rauchgase Zeit sich langsam über die gesamte
Spaltbreite hindurchzuschleichen und an definierten Stellen mit höherer
Geschwindigkeit konzentriert auszublasen.
Dadurch haben die Rauchgase zuerst Zeit ihre Energie abzugeben und durch die schnellere Strömung bleibt oben keine Asche mehr an denAusblasstellen liegen.
Dadurch wird über lange Zeit ohne reinigen der [lexicon]Wärmetauscher[/lexicon] frei gehalten.

Das ist der Blick auf die Wirbulatoren von unten.

Die Atmos-Ingenieure haben sich bei der Entwicklung generell zu wenig Gedanken
gemacht was die Effizienz und die Effizienzerhaltung des Kessels angeht.
Heutigen Anforderungen an Kessel kann diese Bauweise nicht mehr entsprechen.

- Schlecht verteilte Rauchgasströmung an die Tauscherflächen
- WichtigeWärmetauscherbereiche die sehr schlecht oder gar nicht zu reinigen sind
- Schlechte originale Turbulatoren
- AHK ist dem 4.ten Turbulator im Weg und ist deshalb original nicht einmal im Kessel

Quote from Hahneko

Ich hatte schon einmal nach dem Wirkungsgrad gefragt und auch versprochen, mich wegen einer Antwort in Geduld zu üben. Aber so langsam verstehe ich das alles nicht. Bei den vielen Stunden, die Du offenbar mit Umbauarbeiten verbringst, kann es doch nicht so schwer sein, zwischendurch einmal [lexicon]Holz[/lexicon] abzuwiegen und den Zählerstand des sicherlich vorhandenen WMZ zu notieren.

Hahneko,
für das daß ich hier freiwillige und kostenlose Informationen zur Optimierung zur Verfügung stelle, bist du ganz schön fordernd.
Was nutzt mir das immer [lexicon]Holz[/lexicon] abzuwiegen, wenn der Kessel noch nicht so läuft wie ich das mir vorstelle.
Ich renne nicht jeder Wattstunde einzeln hinterher.
Es wird optimiert bis für mich ein Punkt erreicht ist an dem ich die Messung mache.
Dann bin ich sicher das die AGT und der O² auf dem Optimum liegen und der Kessel mit einer sauberen Flamme
brennt und die innere Strömung des Kessels passt. Da kann und will ich nicht nach jeder kleinen Modifikation
mich nicht mit einer Effizienzmessung auseinandersetzen müssen.
(Hab auch noch Job und Familie)
Wie du in dem Bericht vom Brennraumschauglas siehst ist dieser Punkt dieses Wirkungsgradtestes in greifbare Nähe gekommen.
Der Kessel läuft augenscheinlich TOP (Flamme),mit super Parametern (130°C AGT und 3,5 % O² mit fast Nennleisung und gutem Start)

Du bekommst den Test schon noch geliefert,aber den Zeitpunkt lege ICH fest.

Och Menno...bitte, bitte nicht streiten! Wir haben hier (und im alten Atmos-Forum) schon richtig gute Sachen zuachtstande gerbracht und mit den neuesten Entwicklungen brauchen sich unsere Kessel kaum noch hinter den rd. doppelt so teuren "Premiumkesseln" verstecken. Also bitte, bitte keine Annimositaeten pflegen...

Ich denke, Hahneko ist - wie viele hier - einfach nur gespannt wie ein Flitzebogen.

Ich konnte es heute beim Kesselputzen auch nicht abwarten und habe mal 2 der Modifikationen an meinem 40GSE umgesetzt: Die Gewindestange auf dem Waermetauscher sowie die Fliesse vor dem EIngang in den Waermetauscherkasten (beim 40gse ist das Rohr ebenfalls nicht mittig unter dem Waermetauscher angeordnet).

Was soll ich sagen: Das Ergebnis ist phaenomenal!!! Mein Kessel ist bis auf den Lambdachek mit Regelung der Sekundaerluft sowie einer Kette im 8ten Waermetauscherrohr noch original (also noch mit den Originalturbos bestueckt). Nach diesen 2 schnell umzusetzenden Massnahmen ist die Abgastemperatur am Kesselausgang (PT1000 des Lambdacheck) um 20 Grad gefallen und das Rest-O2 laesst sich gut auf 4,5% halten. Ich freue mich auf die Version 7.1 der Turbos!

@Woodstocker: Wo hast Du das Lochblech bezogen?

Hallo Karl,
es gibt immer noch neue Erkenntnisse bezüglich des Kessels.
Eigentlich ist das Entwicklungsarbeit die die Fa.Atmos leisten müsste. Aber dann wären die Kessel wesentlich teuerer.
Es gibt aber auch Dinge die in dem Preis schon inbegriffen sein müssten.

Quote from Neurotiker

Hast Dur Dir auch schon mal Gedanken über die Strömungsverhältnisse in den seitlichen Abgaskanälen gemacht.

Die Strecke auf der einen Seite ist wesentlich kürzer als die andere. Gerade in diesem Bereich sind die Temperaturen noch richtig hoch, und
die Luft, das faule Stück, geht halt gerne den Weg des geringsten Widerstandes.
Die werkseitig verbauten, seitliche Abgasbremsen bringen zwar etwas Widerstand, deren Wirkung ist aber vermutlich ähnlich groß wie die der
originalen Turbolatoren.

Hab ich auch, ist geplant aber noch nicht umgesetzt.
Hier wäre es von Vorteil wenn wir hier auch gemeinsam effiziente Kanaleinsätze zustande bringen würden.
Bei den Wirbulatoren hat es wunderbar geklappt ! Forschung mach ich und du machst die wie immer perfekte Umsetzung das die Teile real werden.

Ist nur mal "laut" geschrieben, und dauert auch noch eine ganze Zeit.

Aber dort verhält es sich genauso wie hinten am Kessel,die eine Seite ist bevorzugt wie du schon andeutest.
Das Atmos dann 2 gleiche seitliche Abgasbremsen verkauft, zeugt ein weiteres mal von technischen Unvermögen.
Denn die beiden seitlichen Bremsen müssten demnach unterschiedlich sein um die ungleichen Strömungsverhältnisse auszugleichen.
Aber das Problem liegt wieder in der Ausgewogenheit, denn jede Zusatzmodifikation hat auch einen "Druckabfall" zur Folge.

Auch wenn dieser "nur" bei 1 Pascal liegen würde (1/100.000 bar) dann ist es im HV schon mit Wirkung.
Und dann hat man in der Summe schnell 5 bis 10 Pascal oder mehr gesammelt und das reduziert den Kaminzug auf ein
Minimum was sich dann beim Anheizen vielleicht als nicht mehr überwindbare Hürde darstellt.

Die Druckverhältnisse im Holzvergaser sind wie ein "rohes Ei "............schnell kaputt.
Und deshalb ist es so schwierig richtig effiziente Maßnahmen zu ergreifen.

Quote from Neurotiker

Bei einem Kessel im beinahe noch Originalzustand (4.ter Turbulator eingebaut) bringen Deine neuen Erkenntnisse vermutlich noch mehr als an Deinem, bereits mit Wirbulatoren optimierten Kessel.

Wenn bereits Wirbulatoren verbaut sind, gleichen sich die Strömungen in den Rohren und den seitlichen senkrechten Kanälen bereits etwas aus, da die Widerstände gegenüber dem Originalzustand doch etwas höher liegen und somit ein gewisser Ausgleich geschaffen wird.

Wehe dem der einen Kessel im Originalzustand beteibt, der zahlt sicher permanent zuviel für hohen Holzverbrauch.

Das heißt nicht das nur Elektronik alleine einen guten Wirkungsgrad erzielt, auch Modifikationen mit einfachen Mitteln
aber an richtiger Stelle bringen enorme Verbesserungen.
Alles zusammen ergibt einen "Premium-fähigen Kessel".
Auch wenn es ein Atmos bleibt ,ist es zumindest der Verbrennung nach.

Andere forschen 10 Jahre oder mehr an einer einzigen Käferart im Tierreich und stoßen immer auf neue Erkenntnisse.

Solange will ich zwar nicht, aber es macht mir noch Freude.

Quote from Hahneko

ist ja gut, nur keine Aufregung.

Bin halt mehr von mir ausgegangen. Immer, wenn ich etwas verändere, will ich die Auswirkung gleich kennen, um zu sehen, ob es etwas gebracht hat. Bei mir ist der WMZ neben dem Abgasthermonter das einzige Instrument zum Messen.

Hahneko,
geschriebenes Wort liest sich oft schlimmer als wirklich "gesprochenes Wort" mit Tonmodulation.
Ich kann dich auch verstehen, aber wirklich effektive Maßnahmen brauchen Zeit.

Ich hab jetzt demnächst vor einen Abbrand mit Wirkungsgradermittlung zu machen.
Fest steht nur nicht genau wann, aber ich denke zum Wochenende könnte es klappen.
Wenn es dich interessiert, ich hab jetzt schon an der Pufferfüllmenge gemerkt das mit einer "Standard" Brennraumfüllung
von mir schon deutlich mehr Energie in die Puffer geht.

Das ist jetzt noch nicht Fakt, sondern nur "gefühlsmäßig geschätzt", aber ich rechne damit das es sich bestätigt.

Quote from MaxMueller

Ich konnte es heute beim Kesselputzen auch nicht abwarten und habe mal 2 der Modifikationen an meinem 40GSE umgesetzt: Die Gewindestange auf dem Waermetauscher sowie die Fliesse vor dem EIngang in den Waermetauscherkasten (beim 40gse ist das Rohr ebenfalls nicht mittig unter dem Waermetauscher angeordnet).

Was soll ich sagen: Das Ergebnis ist phaenomenal!!!

Hallo Max,
freut mich das du mit den einfachen Modifikationen die AGT schon um 20°C drücken konntest.

Bitte berichte weiter, denn das spart für mich Forschungsarbeit.

Das wäre auch ein Apell an alle die mit den Modifikationen experimentieren !!

Quote from MaxMueller

@Woodstocker: Wo hast Du das Lochblech bezogen?

In unserer Schlosserabteilung fallen immer wieder Reste an die in den Metall-Containerwandern würden.
Diese Bleche hatten mit der Lochgröße ziemlich gepasst, sie waren etwas größer (ca. 10%) als der errechnete
Querschnitt des Rohrstückes im Kessel unten. (kleiner darf er nicht sein----> Druckabfall)

Gib bei Ebay "Lochblech" ein, dann kannst du dir das richtige finden.

Es reicht ein normaler Stahl, auch mit Verzinkung kannst du nehmen. Edelstahl ware das beste , aber leider zu teuer.
Die Stärke wäre mit 2 mm OK.
1,5mm könnte eventuell weich werden und bei 500°C etwas absacken.

Quote from Uwe487

Je nach Reinigungsstand hatte ich vor dieser Veränderung etwa 400C°, jetzt sind es immerhin 45C° mehr.

Hallo Uwe,
danke für den Bericht.
Die 45°C die du vor den Tauschern mehr hast, treiben über die Ansaugluftvorwärmung die Pyrolyse
richtig an.Die Energie bleibt besser im Kessel und damit kann man mit der AGT auch zusätzlich noch
runtergehen.
Die Pyrolyse ist nicht von einer hohen AGT abhängig sondern von einer guten Verbrennungsluftvorwärmung,
und die hat jetzt auch bei dir eine höhere Temperatur.
Probier doch auch noch das Lochgitter wenn möglich.

Quote from heinerl

Habe bei der Gelegenheit auch 12mm Gewindestangen oben am [lexicon]Wärmetauscher[/lexicon] nach Vorbild Woodstocker eingelegt

Heute steht die Kesselinnenreinigung auch bei mir wieder an.

Ich hab mal 2 Fotos vor der Reinigung gemacht die die Gewindestangen mit den freigelassenen Stellen
des umlaufenden Spaltes am [lexicon]Wärmetauscher[/lexicon] zeigen.
Es kann sich durch die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit an diesen Stellen zumindest bei mir
über Wochen keine Asche mehr absetzen und der Schlitz um den [lexicon]Wärmetauscher[/lexicon] bleibt innen frei
so daß der Abgasstrom hier dauerhaft auch ausserhalb den Röhren Energie an das Wasser abgeben kann.
(bei anderen Kesseln könnten die großen Fertigungstoleranzen bei Atmos dieses trotzdem verhindern ---> z.B. wenn der Schlitz zu schmal ist)

Der Trick mit den Gewindestangen funktioniert jedenfalls bei mir sehr gut.

Hallo Woodstocker,

auch ich habe vorhin den Kessel saubergemacht und den gleichen Effekt durch die Gewindestangen am DC 40GSE erzielt. Fotos haette ich machen koennen, diese wuerden im Prinzip das Gleiche wie bei Deinem Kessel zeigen.

Nachdem ich den Spalt hinter dem Waermetauscher von der Asche befreit hatte und ich nach Deinem Vorbild eine Fliesse und Lochblech eingesetzt habe, laeufft der Kessel stabil mit 155 Grad Abgastemperatur und 4,5% Restsauerstoff (mach einen Abgasverlust von 7%). Das alles noch mit den originalen Turbos + Kette in der 8. Tauscherroehre.

Jetzt suche ich nur noch jemanden, der mir die 7.1er Wirbulatorbleche fuer den DC40GSE herstellt. Die Zackenwirbulatoren moechte ich nicht verbauen, denn wie bekomme ich die in die 8. Roehre? Bei den 7.1ern koennte ich die Gewindestange ja it einem Gelenk versehen.

Quote from heinerl

Ich werde jetzt auch mal ein Lochblech zusätzlich zur Kachel reinlegen, allerdings denke ich, daß ein dauerhafter Effekt hier nur mit anderen Turbolatoren zustande kommen dürfte, weil ich heute nochmal schnell die Röhren und Spalte am [lexicon]Wärmetauscher[/lexicon] gereinigt habe und die AGT nur unwesentlich gefallen ist.

Das Lochblech ist ein wichtiges Teil wenn du die innere Strömung im Kessel in den Griff kriegen willst.
Denn genau dieses hat die Diffusorfunktion die eine gleichmäßige Anströmung der Tauscherröhren gewährleistet. Das Lochblech muß mindestens
die Querschnittsfläche des unteren Durchgangsloches als Durchlass haben, oder etwas mehr. (ca. 10% mehr geht noch)

Es sollten keine "Abgassträhnen" mit höherer Geschwindigkeit und höherer Temperatur die den Tauscher
nur teilweise erreichen bevor sie den Kessel über das Abgasrohr verlassen.

Quote from heinerl

Die Spalte waren schon wieder zur Hälfte gefüllt und zwar die untere Hälfte, d.h. die Asche wird wohl von oben reingekommen sein, was dann wieder auf zu geringen Druck von unten in den Spalten bzw. zu wenig Widerstand in den Röhren schliessen läßt. Man korrigiere mich bitte, wenn ich da falsche Schlüsse ziehe.

Deine gezogenen Schlüsse sind schon richtig, deshalb solltest du auch das Lochblech einbringen das es ein "homogener"
gleichmäßiger Rauchgasmassenstrom an die Tauscherröhren kommt. (ohne Strähnenbildung)

Quote from heinerl

Gut, die Kachel deckt einen Teil des linken Lochblechs ab bzw. hält es im "Windschatten" und die Lochbleche liegen einige Zentimeter übereinander, aber selbst die Hälfte der 0,05 m² liegt noch deutlich über 0,0165 m².

Heinerl,
du bist sehr scharfsinnig.

Es sind zwar keine Qg 10/15 sondern Qg 8/12 aber es ist auch der Durchlass mit 44,4 %.
Dieses Lochblech ist bei mir nur vorerst im Einsatz da ich es zur Verfügung hatte. Ich hätte sonst extra eins kaufen müssen.
Aber es wird ersetzt sobald ich das richtige an der Hand habe auf einen kleineren Durchlass von ca. 15% bis 20 %.(je nach Verfügbarkeit)

Bei einem größeren Lochblech ist das kaum ein Problem , nur wenn es kleiner ist wird der Massenstrom zu stark gebremst und es geht
zu viel an Kesselzug verloren. (negative Feuerungseigenschaften.....Temperaturen im Brennraum werden nicht voll erreicht)
Der Diffusoreffekt wird der Zunahme des prozentualen Durchlassquerschnitts immer mehr abgemildert bis sich dieser Effekt dann völlig verliert.
Je näher man am Optimum ist desto besser funktioniert es.
Also lieber den Durchlassquerschnitt größer wählen als zu klein !
Wie auch sonst von mir der Hinweis daß auch andere Anlagen oft andere Abbrandeigenschaften haben, und deshalb eine Annäherung
an das Optimum auch teilweise eine Sache der eigenen Anpassungsarbeiten sind.

Quote from Woodstoker

Das Lochblech muß mindestens
die Querschnittsfläche des unteren Durchgangsloches als Durchlass haben, oder etwas mehr. (ca. 10% mehr geht noch)

Das hätte ich besser beschreiben müssen wie ich es jetzt getan habe.