Warum gehoert ein Schraubenverdichter nicht zu den Stroemungsmaschinen?
Weil er eine Verdraengermaschine ist. Der Arbeitsraum ist geschlossen und das Fluid wird periodisch verdraengt. Kinetische Stroemungsenergie ist nicht die zentrale Zwischenenergie.
Warum wird ein Tischventilator zu den hydraulischen Stroemungsmaschinen gerechnet?
Hydraulisch meint hier ein praktisch inkompressibles Fluid. Bei kleinen Druckaenderungen kann Luft wie inkompressibel behandelt werden.
Wodurch unterscheidet sich das Reaktionsprinzip vom Impulsprinzip?
Beim Reaktionsprinzip findet ein Druckabfall im Laufrad statt. Beim Impulsprinzip findet der Druckabfall vor allem im Leitrad statt und das Laufrad aendert hauptsaechlich den Impuls.
Welche Vor und Nachteile hat eine Gasturbine als Antrieb im M1 Abrams?
Vorteile sind hohe Leistungsdichte ruhiger Lauf Mehrstofffaehigkeit und schneller Start. Nachteile sind hoher Kraftstoffverbrauch besonders bei Teillast hohe Abgastemperatur und hoher Filteraufwand.
Was ist der Unterschied zwischen Totaldruck und statischem Druck sowie Totaltemperatur und statischer Temperatur?
Statische Groessen gelten lokal in der Stroemung. Totalgroessen gelten nach verlustfreier Abbremsung auf c gleich 0 und enthalten die kinetische Energie der Stroemung.
Wie sieht ein h s Diagramm fuer einen Verdichtungsprozess mit isentropen Wirkungsgraden aus?
Bei der Verdichtung steigen Druck und Enthalpie. Der ideale isentrope Verlauf verlaeuft bei s gleich konstant. Der reale Verlauf geht wegen Verlusten nach rechts. Statisch statisch total total und total statisch nutzen unterschiedliche Referenzzustaende.
Wann sind statisch statischer und total total Wirkungsgrad identisch?
Wenn die Eintritts und Austrittsgeschwindigkeit gleich sind. Dann ist Delta c Quadrat durch 2 gleich 0 und statische sowie totale Enthalpiedifferenz sind gleich.
Wie verhalten sich isentroper und polytroper Wirkungsgrad einer Turbine zueinander?
Der polytrope Wirkungsgrad beschreibt einen differentiellen Teilschritt. Der isentrope Wirkungsgrad beschreibt die gesamte Expansion. Bei Turbinen ist der isentrope Gesamtwirkungsgrad meist groesser als der polytrope Wirkungsgrad weil Zwischenabkuehlung beziehungsweise Reheat die Expansion beeinflusst.
Wie erklaert man Auftrieb mit der Euler n Gleichung?
Stromlinienkruemmung erzeugt einen Druckgradienten normal zur Stromlinie. Es gilt dp durch dn gleich rho mal c Quadrat durch R. Die daraus entstehende Druckdifferenz erzeugt Auftrieb.
Warum steigt in Turbinen zwischen Leit und Laufrad der statische Druck von der Nabe zum Gehaeuse?
Durch Drallstroemung wirkt eine Zentrifugalwirkung. Das radiale Gleichgewicht verlangt einen nach aussen steigenden Druckgradienten.
Welche Form braucht eine Duese fuer Austritt mit M groesser 1?
Sie muss eine Laval Duese sein. Erst konvergent bis zum kritischen Hals und danach divergent. Im divergenten Teil wird die Ueberschallstroemung weiter beschleunigt.
Wie lauten die Beziehungen fuer Tt durch T und pt durch p ueber die Machzahl?
Tt durch T ist 1 plus kappa minus 1 durch 2 mal M Quadrat. pt durch p ist Tt durch T hoch kappa durch kappa minus 1. Bei M gleich 1 gilt Tt durch T gleich kappa plus 1 durch 2 und pt durch p gleich kappa plus 1 durch 2 hoch kappa durch kappa minus 1.
Was ist ein ueberexpandierter Strahl?
Der Austrittsdruck ist kleiner als der Umgebungsdruck. Der Strahl wird durch Verdichtungsstoesse wieder an den Umgebungsdruck angepasst.
Was ist die Grenzschicht und welche drei Parameter beschreiben sie?
Die Grenzschicht ist die wandnahe Zone mit Viskositaetseinfluss und starkem Geschwindigkeitsgradienten. Beschrieben wird sie durch Grenzschichtdicke Verdrangungsdicke und Impulsverlustdicke.
Was ist eine Nachlaufdelle?
Eine Nachlaufdelle ist ein Bereich hinter einer Schaufel mit verringerter Geschwindigkeit und erhoehtem Verlust durch Grenzschicht und Mischung.
Warum ist der reale Druckrueckgewinn im Diffusor kleiner als der ideale Druckrueckgewinn?
Ideal wird kinetische Energie verlustfrei in Druck umgewandelt. Real vermindern Reibung Ablosung und Mischung den Druckrueckgewinn.
Wie veraendert sich der Druck ueber einen aerodynamischen Stoss?
Der statische Druck steigt sprunghaft. Der Totaldruck sinkt und die Entropie steigt.
Wie lautet die Impulsbilanz in Umfangsrichtung und die erste Form der Euler Gleichung?
Die Umfangskraft folgt aus m Punkt mal c u2 minus c u1. Mit dem Drehmoment ergibt sich die spezifische Arbeit Delta h t gleich u2 c u2 minus u1 c u1.
Warum sind erste und zweite Form der Euler Gleichung ueber das GDE identisch?
Aus dem Geschwindigkeitsdreieck folgen die Beziehungen zwischen c w u und c u. Einsetzen liefert Delta h t gleich u2 c u2 minus u1 c u1 und zugleich die Form mit c Quadrat w Quadrat und u Quadrat.
Gilt die Euler Gleichung auch bei Verlusten oder fuer verschiedene Fluide?
Ja. Sie folgt aus der Drallbilanz und gilt unabhaengig von Verlusten und Fluidart. Verluste beeinflussen die Zustandsaenderung und den Wirkungsgrad.
Warum kann in einem Leitrad keine Arbeit umgesetzt werden?
Ein Leitrad steht fest. Damit ist u gleich 0 und die Leistung P gleich M mal omega ist 0.
Wie beschreibt man die Verdichterstufe im h s Diagramm mit kinetischen Energien?
Im Rotor steigt die Totalenthalpie durch zugefuehrte Arbeit. Die statische Enthalpie steigt im Rotor und im Diffusor. Kinetische Energie wird nach dem Rotor teilweise in Druck umgewandelt. Der reale Verlauf geht nach rechts.
Wie unterscheiden sich Turbinenstufen mit Reaktionsgrad 0 und 0.5 im h s Diagramm?
Bei Reaktionsgrad 0 liegt der statische Enthalpieabfall fast nur im Leitrad. Bei Reaktionsgrad 0.5 teilt sich der Enthalpieabfall etwa gleich auf Leitrad und Laufrad auf.
Warum ist im Verdichter die Absolutgeschwindigkeit nach dem Laufrad hoeher als davor?
Der Rotor fuehrt Arbeit zu und erhoeht den Drallanteil der Absolutgeschwindigkeit. Dadurch steigen Totalenthalpie und meist auch die Absolutgeschwindigkeit.
Was ist eine Normalstufe?
Eine Normalstufe ist eine Repetierstufe mit konstantem Radius beziehungsweise konstantem u und konstantem c m. Die Geschwindigkeitsdreiecke wiederholen sich von Stufe zu Stufe.
Was bedeuten Schluckziffer Arbeitsziffer und Reaktionsgrad im normierten GDE?
Die Schluckziffer ist phi gleich c m durch u. Die Arbeitsziffer ist lambda gleich Delta h t durch u Quadrat. Der Reaktionsgrad ist der Anteil der statischen Enthalpieaenderung im Laufrad.
Wie veraendert sich die Lauf und Leitschaufelstellung wenn der Reaktionsgrad von 0.5 auf 1 steigt?
Der Laufradanteil an der Druckaenderung steigt und der Leitradanteil sinkt. Das Laufrad wird diffuser belastet und das Leitrad muss weniger umlenken.
Wie unterscheiden sich Impulsstufe und Reaktionsstufe mit 50 Prozent Reaktion im GDE?
Bei der Impulsstufe liegt der Druckabfall fast nur im Leitrad und das Laufrad lenkt stark um. Bei 50 Prozent Reaktion teilen sich Leitrad und Laufrad die Enthalpieaenderung. Drallfreie Abstroemung bedeutet c u3 gleich 0.
Wie verlaufen Geschwindigkeit und Druck entlang eines Verdichterprofils?
Auf der Saugseite ist die Geschwindigkeit hoeher und der Druck niedriger. Auf der Druckseite ist die Geschwindigkeit niedriger und der Druck hoeher. Wegen positivem Druckgradienten besteht Ablösegefahr.
Was passiert bei zu grossem Teilungsverhaeltnis in einem Schaufelkranz und warum waehlt man es nicht sehr klein?
Zu grosse Teilung fuehrt zu schlechter Fuehrung starker Umlenkung pro Schaufel Ablosung und Verlusten. Zu kleine Teilung erhoeht Reibflaeche Gewicht Kosten und Blockage.
Warum kann ein Radialverdichter ein hoeheres Druckverhaeltnis pro Stufe erzeugen als ein Axialverdichter?
Beim Radialverdichter ist u2 groesser als u1 und es wirkt zusaetzlich die Zentrifugalwirkung. Dadurch kann pro Stufe mehr Arbeit und Druckerhoehung umgesetzt werden.
Wie aendert sich das GDE eines Turbinen Leitrads bei anderem Massenstrom und was folgt fuer Verluste?
Ein anderer Massenstrom aendert Stroemungswinkel und Inzidenz. Abweichungen vom Auslegungspunkt erhoehen Profilverluste. Daher arbeiten Stroemungsmaschinen nur nahe dem Auslegungspunkt sehr effizient.
Wie entstehen Profilverluste und wo entstehen sie ueberwiegend?
Profilverluste entstehen durch Wandreibung Grenzschichten Ablosung Nachlauf und Mischung. Sie entstehen vor allem an Schaufeloberflaechen und im Nachlauf.
Was bedeuten Inzidenz und Deviation?
Inzidenz ist die Abweichung zwischen Anstroemwinkel und Schaufelmetallwinkel am Eintritt. Deviation ist die Abweichung der realen Abstroemrichtung vom Schaufelwinkel am Austritt.
Was sind Sekundaerstroemungen und wo treten sie auf?
Sekundaerstroemungen sind dreidimensionale Querstoemungen durch Druckgradienten und Grenzschichten. Sie treten vor allem an Nabe Gehaeuse und Schaufelspitzen auf.
Wie entstehen Radreibungsverluste?
Radreibungsverluste entstehen durch Reibung zwischen rotierenden Scheiben beziehungsweise Radseitenraeumen und dem Fluid. Dabei wird Fluid mitgerissen und Energie dissipiert.
Warum steigen Profilverluste in Turbinen bei groesserer Umlenkung?
Groessere Umlenkung erhoeht Druckgradienten Diffusion Wandreibung und Ablösegefahr. Dadurch steigen Profilverluste und meist auch Sekundaerstroemungsverluste.
Wie unterscheiden sich Impuls und Reaktionsstufe bei Verlustmechanismen?
Impulsstufen haben hohe Geschwindigkeiten und starke Umlenkung. Dadurch sind Profil und Sekundaerverluste hoch aber Spaltverluste gering. Reaktionsstufen haben Druckdifferenz im Laufrad und dadurch groessere Spaltverluste.
Warum verwendet man im Auslegungsprozess den Euler Radius statt des arithmetisch mittleren Radius?
Die Arbeitsumsetzung haengt von u mal c u und damit von r mal c u ab. Der Euler Radius bildet die energiegemittelte Arbeit korrekt ab. Der arithmetische Radius beschreibt nur die Geometrie.
Wie veraendert sich die Form einer Stroemungsmaschine von hoher zu niedriger spezifischer Drehzahl?
Hohe spezifische Drehzahl fuehrt zu axialer schlanker Bauform mit grossem Durchsatz und kleiner Arbeit je Stufe. Niedrige spezifische Drehzahl fuehrt zu radialer Bauform mit kleinerem Durchsatz und grosser Arbeit je Stufe.
Was bedeutet radiales Gleichgewicht und warum ist es fuer die Auslegung wichtig?
Radiales Gleichgewicht ist das Gleichgewicht von Druckgradient Drall Zentrifugalwirkung und Stromlinienkruemmung. Es bestimmt die Verteilung von Geschwindigkeit Druck und Arbeit ueber die Schaufelhoehe.
Warum wirkt das Nabenprofil einer langen Turbinenschaufel wie eine Impulsstufe und die Spitze wie ein Verdichterprofil?
Die Umfangsgeschwindigkeit steigt mit dem Radius. An der Nabe ist u kleiner und der lokale Reaktionsgrad niedriger. An der Spitze ist u groesser und die lokale Profilbelastung kann verdichterartig wirken.
Wie wirkt eine Geschwindigkeitsspitze in der Kanalmitte auf die Arbeitsumsetzung einer Turbinenstufe?
Eine hoehere Meridiangeschwindigkeit in der Mitte veraendert die Geschwindigkeitsdreiecke und damit die Drallaenderung. Die lokale Arbeit weicht vom Design ab. In der Mitte und an den Seiten entstehen unterschiedliche Anstroemwinkel und Umlenkungen.
Was passiert in einem Verdichter bei fester Drehzahl wenn der Volumenstrom immer weiter reduziert wird?
Es kommt zu rotierender Ablosung und bei weiterer Drosselung zum Pumpen beziehungsweise Surge. Die Stroemung wird instabil.
Wovon haengen Auspraegung und Staerke von rotierender Ablosung und Pumpen ab?
Sie haengen von Geometrie Kennfeld Steigung Betriebspunkt Drosselung Reynolds Zahl Mach Zahl und Anlagenvolumen ab.
Was bedeutet Sperrgrenze und warum kann auch ein Verdichter sperren?
Sperrgrenze bedeutet Choking. An einer engsten Stelle erreicht die Stroemung M gleich 1 und der Massenstrom kann kaum weiter steigen. In Verdichtern kann das lokal in Schaufelkanälen auftreten.
Wie sieht die Stufencharakteristik einer Turbine mit Druckziffer und Wirkungsgrad aus?
Die Druckziffer verlaeuft bei Turbinen meist relativ flach ueber dem Durchfluss. Der Wirkungsgrad hat ein Maximum nahe dem Auslegungspunkt und faellt bei kleinerem oder groesserem Durchfluss ab.
Wie veraendert sich der Arbeitspunkt im Verdichterkennfeld bei sinkendem Eintrittsdruck oder steigender Eintrittstemperatur?
Sinkender Eintrittsdruck erhoeht den korrigierten Massenstrom. Steigende Eintrittstemperatur senkt die korrigierte Drehzahl. Dadurch verschieben sich Druckverhaeltnis und Abstand zur Pumpgrenze.
Wie veraendert sich das Druckverhaeltnis einer Regelstufe bei Teillast?
Bei Teillast faellt ein groesserer Anteil des Gesamtdruckgefaelles ueber der Regelstufe ab. Das Druckverhaeltnis der Regelstufe steigt gegenueber dem Auslegungspunkt.
Was bedeutet Teillast der Regelstufe fuer die Anstroemgeschwindigkeit des Laufrads?
Durch das groessere Druckgefaelle steigt die Geschwindigkeit aus dem Leitrad. Das Laufrad wird mit hoeherer Anstroemgeschwindigkeit und veraendertem Winkel angestroemt.
An welcher Stelle einer Laufschaufel ist die Fliehkraftbelastung am hoechsten?
Am Fussquerschnitt an der Nabe beziehungsweise am Uebergang vom Schaufelblatt zum Schaufelfuss.
Mit welchen zwei Massnahmen kann die Fliehkraftbelastung einer Laufschaufel reduziert werden?
Man kann die Schaufel zur Spitze hin verjuengen und einen Werkstoff mit geringerer Dichte verwenden. Zusaetzlich hilft eine kleinere Umfangsgeschwindigkeit.
Wofuer wird das Campbell Diagramm eingesetzt und was passiert an Schnittstellen mit Drehzahlharmonischen?
Es zeigt Eigenfrequenzen und Erregerordnungen ueber der Drehzahl. Schnittstellen sind Resonanzstellen mit hoher Schwingungsgefahr.
Warum brauchen Turbinen mit Reaktionsstufen einen Schubausgleich und welche Moeglichkeiten gibt es?
Druckdifferenzen ueber den Laufschaufeln erzeugen Axialschub. Ausgleich ist moeglich durch Ausgleichskolben gegenlaeufige Stufen Entlastungsbohrungen oder Axiallager.
Welche Vorteile hat eine Labyrinth Dichtung gegenueber einem glatten Dichtspalt?
Mehrere Drosselstellen und Wirbelraeume bauen Druck stufenweise ab und dissipieren Energie. Dadurch sinkt der Leckagemassenstrom bei beruehrungsfreiem Betrieb.
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