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6 Analyse der gekürzten Diffusorkonfiguration
In Abb. 6.1 ist das normierte Kennfeld der Radialverdichterstufe mit gekürztem Diffusor
im Vergleich zur Nominalkonfiguration dargestellt. Es werden links das normierte
Druckverhältnis TPR norm mit der Pumpgrenze und rechts der normierte totale adiabate
isentrope Wirkungsgrad η t−t,s,norm nach Gl. (3.7) gezeigt. Folgende zwei wesentlichen
Einflüsse auf das Betriebsverhalten der Radialverdichterstufe durch die geometrische
Kürzung des Diffusors lassen sich feststellen:
1. Die Pumpgrenze ist im Bereich von 95 % reduzierter Drehzahl um +10 % erweitert.
2. Der Wirkungsgrad erhöht sich im Bereich des Wirkungsgradmaximums um
+0.3 %-Punkte.
Für die Definition des Pumpgrenzabstands wurde das Verhältnis der Druckverhältnisse
bei gleichem reduzierten Massenstrom verwendet, was die Erweiterung mit Δπ stall =
π gekürzt /π nom − 1 berechnet. In Richtung kleinerer Drehzahlen nimmt die Verschiebung
der Pumpgrenze ab. Ab einer reduzierten Drehzahl von 80 % liegen die Kurven aufeinander.
Zur Erklärung sei hier erwähnt, dass die Pumpgrenze oberhalb von 95 % aus
Sicherheitsgründen nicht gemessen wurde, weil sich bei früheren Messungen in diesem
Fall eine erhöhte Belastung des Prüfstands zeigte.
Die isentrope Wirkungsgraderhöhung von
+0.3 %-Punkten liegt nach Kap. 3.3.2 im Bereich
der Messunsicherheit von ±0.2 %. Deshalb
wird im Folgenden der Einfluss der einzelnen
Messgrößen diskutiert. Die Messunsicherheit
wird zum überwiegenden Teil durch
das Temperaturverhältnis τ und darin durch
die Austrittstotaltemperatur T t,31 bestimmt.
Am Austritt der Radialverdichterstufe werden
aus Gründen ihrer kompakten Größe Thermocouples
eingesetzt, die den größten Anteil
an der Messunsicherheit bedeuten (vergleiche Abb. 6.2: Temperaturverhältnis
Kap. 3.3.2).
τ Vergleich bei 100 %
In Abb. 6.2 ist dieses Totaltemperaturverhältnis
bei 100 % reduzierter Drehzahl über dem
Drehzahl
reduzierten Massenstrom im Vergleich zwischen gekürzter und nominaler Geometriekonfiguration
dargestellt. Es wird festgestellt, dass beide Kurven im relevanten Bereich um
einen normierten reduzierten Massenstrom von 1 mit einer Genauigkeit von < ±0.03 %
übereinstimmen. Dieses Ergebnis wurde für verschiedene Drehzahlen und redundanten
Kennfeldmessungen mit entsprechender Wiederholgenauigkeit bestätigt.
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