Wat is trek of het schoorsteeneffect?

Het schoorsteeneffect wordt ook wel ‘trek’ genoemd. Dit is een natuurkundig effect dat in een schoorsteen plaatsvind doordat de rookgassen in een verticale richting bewegen door de invloed van warmte. Trek treed niet alleen op bij schoorstenen maar de werking van trek wordt wel duidelijk zichtbaar in schoorstenen daarom noemt met trek ook wel het schoorsteeneffect. In schoorstenen kan de trek wel worden versterkt omdat er in schoorstenen geen horizontale menging met andere gassen kan optreden. Dat komt omdat er onder de schoorsteen een afgesloten rookkanaal is geplaatst. Ook de schoorsteen zelf is afgesloten door stenen. Deze constructie zorgt er voor dat er geen gassen of tocht kan inwerken van de zijkant van de gasstroom. De trek is daardoor optimaal.

Omschrijving van trek vanuit de natuurkunde
Het begrip trek kan vanuit de natuurkunde worden omschreven als een verschil in de dichtheid tussen de ruimte in de schoorsteen en de ruimte die buiten de schoorsteen is. Het verschil in dichtheid zorgt er voor dat er een drukverschil (ΔP) ontstaat. Dit drukverschil is de drijvende kracht achter de trek in bijvoorbeeld de schoorsteen. Als men er voor zorgt dat het verschil in dichtheid aanwezig blijft zal ook de trek in de schoorsteen gehandhaafd worden.

Het verschil in dichtheid van gassen wordt over het algemeen veroorzaakt door hitte of verwarming. Door verwarming zet een gas uit en wordt de dichtheid van het gas minder. Daardoor gaat de verwarmde lucht omhoog. Men zegt wel dat warme lucht opstijgt dat is dus het gevolg van dit effect.

Negatieve trek
Hierboven is trek beschreven in de vorm van positieve trek waarbij de warme lucht uit de schoorsteen wordt getrokken door de opstijging van warme lucht. Er bestaat echter ook negatieve trek. Als de lucht in de schoorsteen bijvoorbeeld koeler is dan de omgeving kan negatieve trek optreden. In dat geval wordt de lucht niet uit de schoorsteen getrokken maar wordt er juist lucht ín de schoorsteen getrokken.

Wat is een schoorsteen?

Een schoorsteen is een met stenen gebouwd kanaal dat wordt aangebracht voor de afvoer van rookgassen. Een schoorsteen is over het algemeen geplaatst boven een stookplaats die tegen de muur is aangebracht in een gebouw. Met het woord ‘schoor’ doelt men op ondersteuning, het woord ‘steen’ maakt duidelijk dat het om een uit stenen gebouwde ondersteuning gaat. De vorm van de huidige schoorstenen is als sinds het midden van de 17e eeuw in gebruik. Vanaf die periode werd het gebruik van open vuur beperkt. Ruim daarvoor werden ook vuren binnenshuis geplaatst en verliet de rook via kleine of grote gaten in het dak de woonruimte.

Ontwikkeling van de schoorsteen
De eerste rookkanalen bestonden daarom uit een grote opening in het dak waardoor de rook de woning kon verlaten. Pas later werd deze opening ondersteund (geschoord)  doormiddel van stenen. De schoorsteen deed haar intrede. Dit zorgde ook voor een verandering in de woning. Vaak werden open haarden in het midden van een woning geplaatst. De schoorsteen zorgde er echter voor dat het rookkanaal langs de muur moest lopen. Daarom werd de vuurplaats tegen de muur van de woning geplaatst. De schoorsteen werd op de top van de gevel geplaatst.

Er moest echter voor gezorgd worden dat zoveel mogelijk rook door de schoorsteen werd afgevoerd. Daarom heeft men de schouw ontwikkeld. De schouw is boven de vuurplaats geplaatst en bevat een kap, daarmee vangt men de rookgassen van het vuur op. Door de kap en het rookkanaal worden de rookgassen afgevoerd richting de schoorsteen. Er moet echter voldoende ‘trek’ optreden om de rookgassen door het rookkanaal richting de schoorsteen te trekken. Pas dan kan de schoorsteen goed functioneren.

Hoe werkt een schoorsteen?
Een schoorsteen is een statisch object. Het beweegt niet maar de rookgassen in de schoorsteen bewegen wel. Het s de bedoeling dat deze rookgassen vanaf de vuurplaats richting de schoorsteen worden getransporteerd. Dat wordt bewerkstelligd door een zogenaamde trek. De rookgassen moeten richting de schoorsteen worden getrokken. De werking van de schoorsteen heeft hier meer te maken. Allereerst is zijn de warme rookgassen warmer dan de omringen de lucht.

Warme lucht stijgt op en daarom worden deze warme gassen effectief afgevoerd als men een schouw met een brede kap boven de vuurplaats aanbrengt. De opgewarmde lucht stijgt automatisch op samen met de rook. Daarnaast zorgt de wind er voor dat er lucht wordt aangezogen door de schoorsteen. De wind waait over de schoorsteen en zuigt daarbij de lucht uit de schoorsteen aan. Dit effect is gebaseerd op het principe van Daniel Bernoulli dit is een zwitserse Wiskundige en natuurkundige die de wet van Bernoulli heeft beschreven. Deze wet beschrijft het stromingsgedrag van vloeistoffen en gassen. Aangezien rook een gas is heeft rook ook te maken met de natuurkundige effecten in het stromingsgedrag. De snelheid van de wind zorgt er voor dat de langzamere rookgassen uit de schoorsteen worden aangezogen en dus uit het rookkanaal worden getrokken.

Wat zijn industriële gassen?

Industriële gassen worden in de industrie voor verschillende processen gebruikt. Er zijn zeer veel verschillende stoffen die in een gasvorm gebracht kunnen worden. Niet alle gassen zijn echter geschikt voor de industrie.  Argon is een voorbeeld van een inert gas dat in de lastechniek wordt gebruikt voor MIG en TIG lassen. De letters ‘i’ en ‘g’ in deze afkortingen maakt duidelijk dat het om een inert gas gaat. Inerte gassen worden ook wel edelgassen genoemd. Inerte gassen reageren nauwelijks met andere chemicaliën en kunnen daardoor uitstekend worden gebruikt als beschermgas voor lasprocessen. Naast inerte gassen zijn er ook actieve gassen die wel een reactie aangaan met chemicaliën in hun omgeving.

Een voorbeeld van een actief gas is CO2. Dit gas wordt ook wel gebruikt bij MAG lassen. De laatste twee letters van deze afkorting staat voor actief gas. Een voordeel van actieve gassen is dat deze goedkoper zijn dan de edele gassen zoals argon en helium. Deze gassen zijn echter maar een paar voorbeelden die in de techniek en industrie worden gebruikt.

Voorbeelden van industriële gassen

Er worden zeer veel verschillende gassen gebruikt in de industrie.  De toepassing van een gas is afhankelijk van de eigenschappen van de gassen.  Elk gas heeft unieke kenmerken. Hieronder staan een aantal gassen did in de industrie worden toegepast.

  • acetyleen
  • argon
  • stikstofgas/ distikstof
  • helium
  • ethaan
  • kryton
  • gasneon
  • Gaspropaangas

In de techniek worden regelmatig stoffen met elkaar vermengd om tot een optimaal product te komen. Denk maar eens aan de legeringen die mogelijk zijn in de metaal. Ook bij industriële gassen kan men gaan mengen. Als men gassen met elkaar vermengd kan men de sterke eigenschappen van de gassen combineren. Gecombineerde gassen worden ook wel menggassen genoemd. Menggassen bieden de industrie nog meer mogelijkheden.

Wat is affakkelen van gassen in de aardgaswinning en aardolieproductie?

Affakkelen is een term die wel voorkomt in de petrochemische sector. Met affakkelen wordt het verbranden van gassen genoemd die bij het winnen van aardgas, de productie van olie en olieraffinage vrijkomen. Het gaat hierbij om de gassen propaan, ethaan en methaan die tijdens de processen aanwezig zijn. deze gassen worden ook wel “dry gasses” genoemd. Ze kunnen worden hergebruikt als raffinage-brandstof in dat geval spreekt men ook wel van de Engelse term refinery fuel. Bij een teveel aan ethaan, propaan en methaan worden deze gassen in sommige landen nog terplekke verbrand op het boorplatform of bij een raffinaderij. Door het verbranden van deze gassen ontstaan grote vlammen die ook wel flares worden genoemd. Deze flares zijn soms te zien op raffinaderijen.

Affakkelen is verboden in Europa
Het affakkelen van gassen is in Europa verbonden. De reden van dit verbod zit in de luchtverontreiniging die door affakkelen wordt veroorzaakt. Door het verbranden van gassen komt onder andere kooldioxide (CO2) vrij in de lucht. Deze emissie draagt bij aan het broeikaseffect in de atmosfeer. Daarom mogen deze gassen tijdens het winnen en bewerken van olie en gas niet worden verbrand. In sommige gevallen worden gassen echter toch afgefakkeld omdat het zeer onpraktisch of zelfs gevaarlijk is om de vrijgekomen gassen met een andere methode te verwijderen.

Affakkelen van aardgas
In sommige landen en gebieden die ver van de bewoonde wereld liggen wordt aardgas afgefakkeld tijdens het proces van olie winnen. Aardgas wordt dan gezien als een bijproduct van het winnen van olie uit de aardlagen.  Het transporteren van aardgas is niet altijd mogelijk of niet altijd effectief omdat aardgas het beste kan worden getransporteerd in vloeibare toestand. Hiervoor moet aardgas in cryogene toestand worden gebracht. Aardgas dat in cryogene toestand is gebracht wordt ook wel in het Engels liquid natural gas genoemd en afgekort met lng.

Het volume van vloeibaar aardgas is in cryogene toestand 600 maal geringer dan aardgas in atmosferische druk en onder atmosferische temperatuur. Voordat aardgas echter in cryogene toestand is gebracht moet het sterk worden afgekoeld. Daarvoor moeten speciale voorzieningen worden aangebracht en speciaal transport worden geregeld. Dit is echter niet altijd mogelijk daarom kiest men er in sommige landen helaas nog te vaak voor om aardgas af te fakkelen.

Affakkelen of gassen laten ontsnappen in de atmosfeer
Aardgas bestaat voor een groot deel uit methaan. Als men methaan niet affakkelt en gewoon in de atmosfeer laat ontsnappen is methaan echter schadelijker voor de atmosfeer dan wanneer men het wel affakkelt. Methaan heeft namelijk een bijdrage aan het broeikaseffect die ongeveer 25 keer zo hoog is als kooldioxide (CO2).