Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL8/ Nr.1 WS13/14 Frank Kameier 8. Vorlesung Strömungstechnik

Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL8/ Nr.1 WS13/14

Frank Kameier

8. Vorlesung

Strömungstechnik I und Messdatenverarbeitung

Kennlinien von Strömungsmaschinen

Dimensionsanalyse, Druckzahl und Lieferzahl

Radialventilator mit vorwärts und rückwärts gekrümmten Schaufel


Aufbau eines Radialventilators

http://mv.fh-duesseldorf.de/d_pers/Kameier_Frank/d_lehre/a_stroemungstechnik/Skript_stroemaschinen.pdf


leis

ela

ut

effiz

ient

hohe

r E

ner

giev

erbr

auch (a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(e)(d)(c) (b)(a)

(a)

(b)(c)

(a)

(b)

(c)

(a)

(e)

rückwärts gekrümmte SchaufelnPumpen, effiziente Ventilatoren, Radialverdichter

vorwärts gekrümmte SchaufelnKlimageräte, PKW Cockpit (Lüftung), Brennergebläse

Drehrichtung gleich!



Sonderfall: radial endend (für Feststofftransport)

http://mv.fh-duesseldorf.de/d_pers/Kameier_Frank/d_lehre/a_stroemungstechnik/Skript_stroemaschinen.pdf

… Fliehkräfte sind am Laufradaustritt maximal, Material soll nicht haften / festkleben


(1 und c1u in allen 3 Fällen gleich groß!)

2 90° 2 90° 2 90°

c2u u2 c2u = u2 c2u u2

Schaufelformen und Geschwindigkeitsdreiecke am Laufradaustritt

Vertiefung erst in Strömungstechnik II!


Schaufelformen und Geschwindigkeitsdreiecke am Laufradaustritt


Kennlinien der Radialventilatoren ohne Berücksichtigung von Verlusten


Optimierungsparameter zur Baugrößen- und Leistungsoptimierung unter Berücksichtigung der Akustik

Die Position des Laufrades lässt sich innerhalb der Spirale variieren.(kleiner Laufrad/Zungenabstand große Druckerhöhung, schlechte Akustik)

Der Deckscheibenwinkel lässt sich variieren.(Verzögerung aufgrund der Impulserhaltung lässt sich kompensieren mit einer Beschleunigung gemäß der Kontinuitätsgleichung Ablösungsverluste)

Die Laufradbreite ist ein möglicher Optimierungsparameter hinsichtlich der gesamten Baugröße – allerdings auf Kosten des Wirkungsgrads!



Viel Umlenkung führt zu hohen Verlusten und lautemBetrieb! (…zwar bei hohem Druck)Alternative: Drehzahlsteigerung!

(siehe Praktikum 3, Teil II

leis

ela

ut

effiz

ient

hohe

r E

ner

giev

erbr

auch (a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(e)(d)(c) (b)(a)

(a)

(b)(c)

(a)

(b)

(c)

(a)

(e)



rückwärts gekrümmt gerade radial endend

Einfluss der Schaufelwinkel auf die Aerodynamik und Akustik

- keine Optimierung - Vertiefung erst in Strömungstechnik II!


Dimensionsloses Kennfeld – Vergleich der Schaufelformen

rückwärts gekrümmt

gerade radial endend

flache Kennlinie war Kundenwunsch!



Strömungsmaschine (Ventilator) muss Druckverlust kompensieren



Zwei Drehzahlen!


… in Normen wird der Volumenstrom mit qv und der Massenstrom mit qm bezeichnet!



Was passiert mit der Anlagenkennlinie bei einer Normierung Druckzahl über Lieferzahl?


Dimensionsbehaftetes Drosselkennfeld einer Kreiselpumpe

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500

10

20

30

40

50

60

70

n=2000 U/min

n=2300 U/min

n=2500 U/min

Volumenstrom V_pkt / m^3/h

Fö

rde

rhö

he

H /

m


Ähnlichkeitstheorie –Vorgehensweise-

Addition von branchenabhängigenSkalierungsfaktoren

a)b)

c)d)

Steckt die Re-Zahl hinter. Soll hier erst einmal vernachlässigt werden!


222 Dn

2Y

32 Dn

4V

Ähnlichkeitstheorie -Dimensionslose Darstellung-

0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.0070.85

0.90

0.95

1.00

1.05

1.10

1.15

psi über phi bei n=2000 U/min



Lieferzahl phi

Dru

ck

zah

l ps

i



leis

ela

ut

effiz

ient

hohe

r E

ner

giev

erbr

auch (a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(e)(d)(c) (b)(a)

(a)

(b)(c)

(a)

(b)

(c)

(a)

(e)

Radialventilatoren

- Schaufelformen -

vorwärts gekrümmt

Drehrichtung

radial endend

gerade

Drehrichtung



Drehrichtung


Anwendungsgebiete zur Schaufelform

vorwärts gekrümmtWäschetrockner, PKW-Cockpits als Lüftungsventilator, Brenner- hoher Druck ist gewünscht, schlechter Wirkungsgrad wird in Kauf genommen

radial endendFeststofftransportRadiale Kräfte (Zentrifugalbeschleunigung) ist maximal, Materialen haften schlecht an

leis

ela

ut

effiz

ien

tho

her

En

erg

ieve

rbra

uch

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(e)(d)(c) (b)(a)

(a)

(b)(c)

(a)

(b)

(c)

(a)

(e)

leis

ela

ut

effiz

ien

tho

her

En

ergi

ever

brau

ch (a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(e)(d)(c) (b)(a)

(a)

(b)(c)

(a)

(b)

(c)

(a)

(e)

Drehrichtung

Drehrichtung


leis

ela

ut

effiz

ien

tho

her

En

ergi

ever

brau

ch (a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(e)(d)(c) (b)(a)

(a)

(b)(c)

(a)

(b)

(c)

(a)

(e)

Anwendungsgebiete

rückwärts gekrümmtIndustrieventilatoren in Müllverbrennungsanlagen, Staubsaugergebläse

(Sonderfall gerade Schaufeln)

Drehrichtung


Drosselkennlinien bei konstantem Eintritts- und unterschiedlichem Austrittswinkel

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.30

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

vorwärts

Polynomial (vorwärts)

radial endend

Polynomial (radial endend)

gerade

Polynomial (gerade)

rückwärts44

Polynomial (rückwärts44)

rückwärts 34

Polynomial (rückwärts 34)

phi

psi

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.30

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

phi

eta








[m^3/s] [Pa] [kW] 10 cent / kWq_v dp eta P € pro Jahr (24 Std pro Tag)

vorwärts 2500 U/min 2,9 0 0,000 #DIV/0! #DIV/0!rückwärts xxxx U/min 0,00

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