破風圈

破風圈是煙囪上的一個部件，是為了避免或者減少氣流流動產生卡曼渦旋引起煙囪發生共振，而在煙囪最上一段加焊螺旋狀繞帶或者翅片。也有軸向布置的。（細高塔也常有此結構。） 流體橫向流過圓柱體時，在圓柱體背面的兩側交替產生旋渦，且在脫離後形成旋渦尾流的現象(圖4—8)。又稱“卡曼旋渦”。產生旋渦的原因是流體受阻後動能和壓能相互轉換，且壓強沿圓柱體周向及邊界層的厚度方向發生變化，邊界層外部流體的較大壓強作用迫使邊界層內部壓強較小的質點向相反方向流動，從而使邊界層增厚，形成旋渦，然後從圓柱體表面脫離，旋渦隨著流速增大被拉長後消失。當一側旋渦長大脫離時，另一側的旋渦正在形成並長大，這樣交替形成兩行旋渦尾流，形似“渦街”。卡曼渦街的旋渦以一定的頻率產生、脫離和逸散，圓柱體兩側的壓強也以相同的頻率發生周期性變化，當旋渦脫落頻率等於圓柱體某一振型的自振頻率時，圓柱體就會發生激烈的振動，此現象屬於一種誘導振動。根據實驗，旋渦脫落頻率與圓柱體外徑及流體速度有關。塔設備受到風載荷作用以及管殼式換熱器殼程中流體的橫向流動，在符合以上條件時也會出現周期性的旋渦並誘發振動，嚴重時會導致設備失效和破壞。

條件

煙囪設計應避免由渦流引起的共振。增加煙囪的剛度或附加混凝土襯裡層可以提高煙囪的抗振能力。但最有效的辦法是在煙囪最上一段加焊螺旋形外部“破風圈” 。

規定

破風圈的設定應符合下列規定：

a 設定條件：

當煙囪的臨界風速小於6～7m/s 時，應設定破風圈。

當煙囪的臨界風速為7～13.4m/s，且小於設計風速時，而用改變煙囪高度、直徑和增加厚度等措施不經濟時，也可設定破風圈。

b 設定破風圈範圍的煙囪體型係數應按表面粗糙情況選取。

c 設定位置：需設定破風圈時，應在距煙囪上端不小於煙囪高度1/3 的範圍內設定。

d 破風圈型式與尺寸：

a）交錯排列直立板型：直立板厚度不小於6mm，長度不大於1.5m，寬度為煙囪外徑的1/10：每圈立板數量為4塊，沿煙囪圓周均布，相鄰圈立板相互錯開45°。

b）螺旋板型：螺旋板厚度不小於6mm，板寬為煙囪外徑的1/10。螺旋板為3道，沿圓周均布，螺旋節距可為煙囪外直徑的5倍。