Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1959, H. 21 - Skorstenars dynamiska stabilitet, av Johan F Hagerup och Nils-Erik Bronner
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Johan F Ilagrup
Nils-Erik Bronner
Fig. 1. Von K
armans virvelgata
i luftström
bakom en cylinder;
v lufthastighet,
d
cylinderdiameter.
Skorstenars dynamiska stabilitet
Byrådirektörerna Johan F Hagrup och Nils-Erik Bronner, Stockholm
Rök- och avfallsgaser måste släppas ut högt
över markytan för att man skall undvika
alltför stora föroreningar. Detta kräver höga
skorstenar, som särskilt vid ångkraftstationer och
atomanläggningar får en höjd av närmare
100 m eller ännu högre. I Amerika utföres
dessa skorstenar i regel av stålplåt och förses
med en invändig beklädnad av sprut-"puts"
eller tegel. Vid liknande anläggningar, som för
närvarande är aktuella i Sverige, utföres
skorstenarna av glidformsgjuten armerad betong
eller en kombination av betong och lättmetall
eller också helt av tegel. Vid de båda
förstnämnda typerna har betongdelen i regel
cylindrisk form, medan delen av lättmetall kan
vara svagt konisk. På grund av sina utpräglat
elastiska egenskaper är dessa skorstenar
besvärliga att dimensionera, då de icke endast är
utsatta för statistkt vindtryck utan också för
aerodynamiska krafter, som orsakar
vibrationer. Under särskilda omständigheter kan
vibrationerna ge upphov till påkänningar, som
betydligt överskrider dem som vållas av det
statiska vindtrycket.
Vibrationernas mekanism
De vibrationer, som i allmänhet vållar
bekymmer, uppträder vinkelrätt mot vindriktningen
och är av två slag, dels sådana som förorsakar
en periodisk deformation av skorstenens
tvärsektion från rund till oval form, dels sådana
som sätter hela skorstenen i periodiska
svängningar. Det är de senare vibrationerna som är
svårast att begränsa och som därför i det
följande kommer att behandlas. Förklaringen till
fenomenet ligger däri, att vid luftens likformiga
strömning bildas virvlar, som med jämna
intervall avlöses växelvis på motsatta sidor av
skorstenen, fig. 1.
G24.042 : 697.8
När virvlarna bildas på den ena sidan av
skorstenen, ökas vindhastigheten på den
motsatta, vilket enligt Bernoullis teorem medför en
minskning av trycket. Följaktligen blir
skorstenen utsatt för en kraft, som verkar i riktning
bort från den sida vid vilken virveln bildas.
Då virvlarna, som nämnts, bildas växelvis på
motsatta sidor om skorstenen, blir denna utsatt
för alternerande krafter med samma frekvens
som den med vilken virvlarna avlöses.
Skorstenen kommer härigenom i vibrationer med
samma frekvens som virvelavlösningarna och
är sålunda styrd av dessa. Denna teori har
uppställts av von Kårmån och stråket inom
vilket virvelavlösningarna bildas går i
litteraturen under benämningen "von Kårmåns
virvelgata"4.
För en cylinder, som vibrerar med små
amplituder i förhållande till diametern, kan
virvelavlösningarnas frekvens n sättas till
(1)
där v är vindens hastighet och d cylinderns
diameter; S är en koefficient, "Strouhal-talet",
som vid laminär strömning, dvs. för Reynolds’
tal < 10\ har ett konstant värde av ca 0,2.
Periodiska virvelavlösningar vid Sæ 0,2 kan
emellertid även bildas inom övergångsområdet
mellan laminär och turbulent strömning, vars
storlek beror på initiella störningar i
luftströmmen och cylinderytans relativa råhetsgrad.
Enligt vindtunnelmätningar ligger detta kritiska
övergångsområde vid Re mellan 105 och 10°,
men vid observationer på amerikanska
skorstenar av plåt med stor diameter har periodiska
avlösningar bildats vid S æ 0,2 för ett så högt
Reynolds’ tal som 6-10°. Inom det kritiska
området är det dock risk för att
virvelavlösningarna blir aperiodiska och man bör räkna
med S æ 0,2 vid den lägre gränsen och S æ 0,3
vid den övre, fig. 2.
Den största amplituden och därmed de största
påkänningarna inträffar enligt detta
betraktelsesätt vid den vindhastighet, som ger upphov
till resonans mellan virvelavlösningarna och
skorstenens egensvängningar. Är skorstenens
TEKNISK TIDSKRIFT 1 959 547
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
