Abschlussbericht Freistrahlanlagen Banter See Technik.pdf

Abb. 4: Geschwindigkeitsverteilung im runden turbulenten Freistrahl, aus SCHLICHTING [9]
Die für den Freistrahl aufzubringende Strömungsleistung äußert sich in dem kinetischen
Energiestrom am Freistrahl-Austritt
Bleibt der Impulsstrom
2 ,
auch konstant, so verringert sich doch der kinetische Energiestrom entlang der Strecke aufgrund
der inneren Strömungsreibung (Dissipation). Energetisch am günstigsten ist die Realisierung
des Impulsstroms mit einem großen Eintrittsmassenstrom und einer kleinen Eintrittsgeschwindigkeit.
Allerdings steigen mit dem Massenstrom die Anlagengröße und damit der
Investitionsaufwand. Außerdem sinkt mit kleinerem die Reichweite des Freistrahls und
seine Eindringtiefe in dichtere Fluidschichten.
Michele weist wiederholt darauf hin, dass die Strahlausbreitung sich stark ändert, wenn Zähigkeit
und Dichte der Fluide unterschiedlich sind. Wenn in einer stratifizierten Wassersäule
der von oben nach unten gerichtete Freistrahl eine höhere Temperatur, d.h. eine geringere
Dichte als die Umgebung hat, in die er eindringt, kommt es aufgrund von Auftriebseffekten zu
einer Ablenkung. Unter Umständen erreicht der Freistrahl nicht den Gewässergrund und wird
zur Oberfläche zurückgelenkt. Jedoch dort, wo er auf die dichtere Schicht trifft, schafft er
lokal eine Region geringerer Dichte, d.h. auch geringeren statischen Drucks, in die folglich
von der Seite dichteres Fluid einströmt, womit das Metalimnion nach unten gedrückt wird.
Diese Dichtekonvektion bewirkt einen Ausgleich über weite Entfernungen. [8]
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