Prüfungsvorbereitung Grundlagen der Turbomaschinen

[Cuddles]

Hallo,

ich hätte da nochmal kurz eine Frage zum Umfangswirkungsgrad.
Aus welchem Grund ist e.u eigentlich nicht genau so groß wie h.s der Stufe...also es hat ja sicher was mit der nicht isentropen Umwandlung zu tun, oder wie? Denn die Strömungsverluste etc. rechne ich ja erst in den inneren wirkungsgrad eta i ein, oder?
Wär schön, wenn mir da jemand weiterhelfen könnte.
Danke schonmal.

[phianissimo]

[latex]
\begin{equation}
\eta_u=\frac{e_u}{\Delta h_{s.St} + c_0^2/2 + c_2^2/2}
\end{equation}
[/latex]

Wie du siehst, treten zusätzlich zum Enthalpiegefälle der Stufe noch zwei Terme mit den Absolutgeschwindigkeiten auf, welche die Ein- und Austrittsverluste der Stufe darstellen.

[Jörg_A]

[latex]
\begin{equation}
\eta_u=\frac{e_u}{\Delta h_{s.St} + c_0^2/2 + c_2^2/2}
\end{equation}
[/latex]

Wie du siehst, treten zusätzlich zum Enthalpiegefälle der Stufe noch zwei Terme mit den Absolutgeschwindigkeiten auf, welche die Ein- und Austrittsverluste der Stufe darstellen.

Meiner Meinung nach müsste es Minus c_2^2/2 sein. Aber die Grundaussage stimmt

[Cuddles]

ja, bei mir ist es auch ein minus....aber davon mal abgesehen sind c2 und c0 in der turbine ja etwa geich groß und eu ist auch ohne die geschwindigkeiten schon kleiner als delta hs (zumindest ist es in meinem beleg so)....demzufolge muss es also auch so bereits verluste geben, wobei ich denke, die antwort dafür zu haben, da wir uns in der vorlesung aufgeschrieben haben, dass beim umfangswirkungsgrad die strömungsverluste einfliessen (was also bereits den unterschied zw. delta hs und eu erklären würde) und beim inneren wirkungsgrad dann die sämtlichen anderen verluste (spaltverluste, radreibungsverluste etc).

Also ums hier nochmal genau hervorzuheben: mein erster Beitrag ist eigtl falsch, denn die strömungsverluste werden nicht in den inneren wirkungsgrad, sondern bereits in den umfangswirkungsgrad eingerechnet.

was genau jetz eigtl. das wort strömungsverluste bedeutet bin ich mir aber nicht ganz sicher...ich nehm mal an reibung innerhalb des fluids und energierverluste durch fluidumlenkung...oder weiss das jemand genauer?

[MtRacer]

Weiß jemand eine Antwort auf die Frage von Prof Gampe warum kleine TM mit hohen Drehzahlen ausgeführt werden? Ich bilde mir ein das hatte was mit den auftretenden Spaltverlusten zu tun, aber so richtig erklären kann ichs mir nicht. Wär schön wenn mir da jemand helfen könnte.

[kunki]

@Cuddles: Ich hab das folgendermaßen verstanden (Achtung! Bin mir auch nicht ganz sicher.):
Die Strömungsverluste setzen sich aus Profilverlusten und Randverlusten zusammen. Profilverluste sind Druckverluste aufgrund der Grenzschicht. Die Ausbildung der Grenzschicht am Profil hängt von dessen Oberflächenrauhigkeit ab. Außerdem spielen die Winkel alpha und beta, also Zu- und Abströmwinkel eine Rolle. Für jedes Schaufelprofil gibt es optimale Winkel, die den Winkeln der Profilsehne entsprechen. Diese wirst Du aber nie 100%ig einhalten (siehe Beleg) und hast somit eine Umlenkung, was wiederum Druckverluste bedeutet.
Die Randverluste wernden umso größer, je größer Deine Teilung ist. Ich stell mir immer vor, dass die Strömung nicht mehr den Profilen folgt, wenn Deine Teilung so groß ist, dass sie gerade zwischen den Schaufeln durchließen kann.
Ich kann leider nicht garantieren, dass das alles so stimmt, aber so hätte ich das hingeschrieben.

@MtRacer: Nimm die Durchflusszahl Phi=c/u. Ersetze c mit dem Massenstrom, also c=m_punkt/(Rho*A) und dann A=Pi*D*l. Jetzt erstetzt Du noch u=Pi*D*n. Nehmen wir an, Phi, m_punkt und l sind fest (l wegen Volumenstrom). Um die Verhätnisse zu wahren, kannst Du den Durchmesser vergrößern und die Drehzahl verkleinern oder umgekehrt. Ziel ist, dass das Verhältnis der Schaufellänge zum Durchmesser groß wird, weil dann der Anteil der Spaltlänge und -fläche klein wird. Also wirst Du im Endeffekt eine große Drehzahl und einen kleinen Durchmesser wählen, um einen geringen Spaltmassenstromanteil zu haben.

Also dann, viel Erfolg morgen!

[Clyde_Frog]

Ich glaube, das "kleine" bezieht sich auf geringe Leistung, also geringe Massenströme. Ich hab mir eine Formel aufgeschrieben, in der die Drehzahl bei gegebenem Durchmesser von der Schaufellänge abhängt. Und wenn diese zu klein wird, dann sind die Spaltverluste zu groß. Um eine annehmbare Schaufellänge zu erhalten muss man also zwangsläufig mit der Drehzahl hochgehen. (Abschnitt "Zusammenhänge zwischen Auslegungsrandbedingungen und Wirkungsgrad")

[kunki]

Zu den einzelnen Verlusten hab ich hier ab Seite 21 noch eine Übersicht gefunden:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/fem/pdf/tm2-skriptum-2009.pdf
Ist auch sonst ganz nützlich dieses Skript :-).

[Terraner]

Mal was anderes...
In der Folie F.11.2a (S.58) steht das grau hinterlegte für geeignet oder für ungeeignet :blink:

[kunki]

grau=geeignet

[Cuddles]

@kunki: ok, danke für die Erklärung der Strömungsverluste. Profilverluste gehören da auf jeden Fall rein, das denke ich auch. Randverluste bin ich mir jetz nich ganz so sicher, ob die da mit zugehören. Allerdings glaube ich, dass Randverluste auch etwas anderes sind als was du meinst. Die haben nicht in erster Linie was mit der Teilung zu tun. Randverluste entstehen durch die Grenzschicht an Deckband und Schaufelfuß (so hab ichs zumindest verstanden)...sie sind also bei besonders kurzen Schaufeln sehr hoch, weil quasi der Einflussbereich der Grenzsschicht nicht mehr vernachlässigbar ist und somit der Wirkungsgrad sinkt...dazu hatten wir in der Übung auch mal ein Diagramm aus dem das genau hervorging--> kurze Schaufel bedeuten schlechter Wirkungsgrad!

Das was du mit der Teilung meinst ist halt generell eine Beschränkung. die Teilung für Turbinengitter sollte zwischen 0.55 und 0.75 liegen, haben wir uns unter 6.1.2. in der vorlesung aufgeschrieben, da sonst, wie du schon gesagt hast, ein großteil der strömung einfach durchfließt ohne groß umgelenkt zu werden.

[kunki]

Ups stimmt. Laut der Tabelle https://bildungsportal.sachsen.de/opal/m/11504/Verluste.pdf vom Dr. Buchheim fällt die Fehlanströmung unter Fächerverluste. Diese, Profil- und Randverluste gehören zu den Strömungsverlusten.

[kunki]

Okay, Du hast definitiv Recht! Hier http://www.ruhr-uni-bochum.de/fem/pdf/flem-skriptum-2009-2010.pdf stehts:

"Unter Randverlusten sind solche Verluste zu verstehen, die sich infolge von Grenzschichten  an den schaufelbegrenzenden Wänden am Kopf und Fuß einstellen. Die hierbei auftretenden komplexen Strömungsverhältnisse machen eine analytische Beschreibung weitgehend unmöglich. Konnten bei den Profilverlusten noch Messergebnisse von ruhenden, ebenen Gitterprüfständen zur Berechung herangezogen werden, so scheidet diese Möglichkeit bei Randverlusten aus, da es sich hier um dreidimensionale Effekte handelt, bei denen die Coriolisbeschleunigung eine nennenswerte Rolle spielt.
Da sich diese Verluste nur in den Randzonen, also am Schaufelkopf und Schaufelfuß finden, nimmt ihre Bedeutung ab, je größer die Schaufelhöhe ist. "

Denke mal das heißt auf Deutsch Reibung an Rotor und Gehäuse. Jetzt reichts aber auch für heute mir raucht der Kopf :-D.

[Cuddles]

aah, gut, dann ist das ja bestätigt:)