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5.4 Reynoldszahl-Abhängigkeit durch Eintrittsdruckvariation
durch geringeren reduzierten Totaldruck am Impelleraustritt erklären. Weil der Massenstrom
an der Schluckgrenze durch den Halsquerschnitt des Diffusors bestimmt ist, dort
sperrt die Strömung mit M = 1, sinkt der reduzierte Impellermassenstrom bei kleinerem
Totaldruck.
Der RNI nach Gl. (2.6) lässt sich im vorliegenden Fall vereinfachen. Die Eintrittstemperatur,
Randbedingungen sowie die Geometrie der Radialverdichterstufe wurden konstant
gehalten. Weiterhin ändern sich die Stoffwerte κ und R sowie die Viskosität μ im
untersuchten Reynoldszahl-Bereich nur um höchstens ±0.03 %, so dass deren Einfluss
vernachlässigbar ist. Bei der vorliegenden Mach’schen Ähnlichkeit kann das Verhältnis
der statischen Drücke gleich dem der Totaldrücke gesetzt werden. Somit ergibt sich für
den RNI, dass dieser nur noch vom Verhältnis der Eintrittstotaldrücke abhängig ist:
RNI =
Re = ρcL μ ref
= p t,24
(5.6)
Re ref μ ρ ref c ref L ref p t,24,ref
Im Rahmen dieser Arbeit wurde das m−Scaling Verfahren nach Gl. (2.7) angewendet.
Die Auswertung unter Berücksichtigung des RNI nach Gl. (5.6) ergab für m den
Wert m =0.1. Dies bestätigt die Literaturwerte aus Pfleiderer (1961), Wiesner (1979)
und ASME (1965). Folglich verhält sich die vorliegende Radialverdichterstufe bzgl. der
Reynoldszahl nach den bekannten Korrelationen.
Folgende Annahmen und Randbedingungen sind bei der Bewertung des Ergebnisses von
m =0.1 zu beachten: Die Randbedingungen wie Eintrittstotaltemperatur und Medium
Luft sind konstant. Weiterhin handelt es sich um eine einzige untersuchte Radialverdichterstufe
mit derselben Geometrie. Folglich ist auch die Rauhigkeit konstant. Weiterhin
kann davon ausgegangen werden, dass Leckagen und Radseitenraumverluste sich
nicht ändern. Der axiale Impellerschaufelspalt allerdings ändert sich. Verringert sich beispielsweise
der Eintrittstotaldruck, so verkleinert sich entsprechend auch der Druck an
der Impellerrückseite. Dadurch vermindert sich die Belastungsverteilung und der Impeller
wird weniger in Richtung Gehäuse verbogen. Dieser vergrößerte Impellerschaufelspalt
am Exducer lässt sich bei Eintrittstotaldrücken kleiner 1 bar nicht nachregeln, weil die
Magnetlagerung schon in der vordersten Einstellung steht (vergleiche Abb. 3.3). Bei
Eintrittstotaldrücken größer 1 bar wurde der Spalt auf den Nominalwert von 0.25 mm
nachgestellt, weil dies den kleinsten zulässigen Spalt darstellt. Bei der Bewertung des
Ergebnisses muss dies entsprechend der Korrelation nach Abb. 5.2 berücksichtigt werden.
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