Frank Kameier - Strömungstechnik II PEU Folie VL11/ Nr.0 SomSe2015 Frank Kameier 11. Vorlesung Strömungstechnik II Gasturbine

Frank Kameier - Strömungstechnik II PEU http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL11/ Nr.1 SomSe2015

Frank Kameier11. Vorlesung

Strömungstechnik II Gasturbine / Flugtriebwerke / Schubkraft

thermische Wirkungsgrade / Entropie (beides siehe Praktikum)


Bild 1.11: Kreisprozesse von Flugtriebwerk und Kolbenmaschine, The Jet Engine, Rolls-Royce plc. (1992).



Heros Maschine, The Jet Engine, Rolls-Royce plc. (1992).


Rasensprenger, The Jet Engine, Rolls-Royce plc. (1992).

Schubkraft –

Impulserhaltung –

Drehimpulsbilanz


Gasturbinenanlage 190 MW, Siemens 1997

Große Strömungsmaschinen


Industriedampfturbine (Siemens AG)

- mehrstufige Axialturbine- thermische Strömungsmaschine

Quelle: Bohl/Elmendorf, Strömungsmaschinen I, 2004


2-Wellen Flugtriebwerk: BMW Rolls-Royce BR 715 der Boeing 717-200 (Baujahr 1998)


Gearbox (für Ölpumpen etc.)

Fan - Bläser

low speed high speed high speed low speed

Aufbau eines 2-Wellen Gasturbinen-Flugtriebwerks

By-pass Duct

HPCHigh Pressure Compressor

Hochdruckverdichter

Brennkammer Combustor

LPT Low Pressure Turbine

Niederdruckturbine

HPTHigh Pressure Turbine

Hochdruckturbine


PW 8000 Bypass Triebwerk mit Getriebe (Studie, Quelle: Aerospace 2/9


Quelle: Flugrevue, Oktober 2007

In drei Schritten zu weniger CO2





Flugtriebwerke – nächste Generation – „Getriebefan“



Rolls-Royce Studie – Open Rotor – Counter-Rotating


Quelle: Flugrevue, Oktober 2007 Mtu Aero Engines

CLAIRE – Clean Air Engine CRISP – Counter-Rotating Integrated Shrouded Propfan


Leistung eines Flugtriebwerks 1 lbf pound force = 4,44822 N

Leistung: Watts

Nmˆ

tsFP

Für die Umrechnung vom Schub zur Leistung wird eine Geschwindigkeit benötigt! Schubkraft: AdcccmF 1 lbf Schub =4,45 N Schub

kW7457,0s

lbfft550PS1

h/km360beiN10sm100N10

smN1000kW1


Schubkraft: AdcccmF 1 lbf Schub =4,45 N Schub

kW7457,0s

lbfft550PS1


smN1000kW1

Reisegeschwindigkeit A320 = 853 km/h = 237 m/s GV 5 = Ma 0,8 = 272 m/s Triebwerk BR710 14000 lbf = 62 kN bei 237 m/s = 14,7 MW Triebwerk BR710 17000 lbf = 76 kN bei 272 m/s = 20,7 MW Kosten eines Triebwerks (Schätzung): V2500 (A319 / A320 / A320) 3,75 Mio € Bei besonderen Repair- and Overhaul-Konditionen 5 Mio €


Leistung eines Flugtriebwerks 1 lbf pound force = 4,44822 N

Leistung: Watts

Nmˆ

tsFP

Für die Umrechnung vom Schub zur Leistung wird eine Geschwindigkeit benötigt! Schubkraft: AdcccmF 1 lbf Schub =4,45 N Schub

kW7457,0s

lbfft550PS1


smN1000kW1

Der Druck ist überall Umgebungsdruck,die Schwerkraft spielt keine Rolle!


schubkraft_beispiel_170713.xlsx

Berechnung des Schubs einer Geschwindigkeitsverteilung Frank Kameier 17.07.13

m m/s N m^3/sr c Impuls Volumenstrom

1 0 53,9 5,70,9 19 403,9 14,70,8 36 891,7 20,50,7 51 1350,3 23,50,6 64 1669,2 24,00,5 75 1787,0 22,50,4 84 1683,7 19,20,3 91 1373,2 14,70,2 96 895,9 9,20,1 99 311,0 3,1

0 10012503,9 157,1 m^3/s

N 50 m/s

mit mittlerer Geschwindigkeit =const. 9424,8 N falsches Ergebnis, zu kleiner Wert!

Integral 12566 N

0

20

40

60

80

100

120

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

c[m/s]

r [m]


AdccF m1Rr1100c 2

R

0

222

0ddrrr1100F

R

0

22 drrr1100002

R

0

42 drrrr21100002


R

0

53 drrr2r100002

R

0

642

6r

4r2

2r100002

61100002,126

142

21100002

Trapezregel: 12504 N

analytisch: 12566 N




Nur für Turbinen


Berechnung von Verlusten und Überprüfung der Plausibilität von Daten (Entropie muss positiv sein):

-



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