Drehkolbenverdichter Kreisel- oder Turboverdichter ... - H. Klinkner

Name:
BBS Technik Idar-Oberstein
Drehkolben- und Turbo- Verdichter II
Datum:
1. Tragen Sie in das rechtsstehende
Diagramm grob den Einsatzbereich
der wichtigsten Verdichterbauarten
ein!
Kolbenverdichter
Radialverdichter
Rotations
verdichter
Axialverdichter
+
Kolbenverdichter
Ventilatoren
2.
:
steile
Kennlinie
Interpretieren Sie mit Hilfe des linken Diagramms das unterschiedliche
Betriebsverhalten der Turboverdichter.
Axialverdichter haben einen sehr schmalen Betriebsbereich.
Reduziert sich die Fördermenge unterhalb 90%, so arbeitet
der Axialverdichter schon im instabilen Bereich
(Strömungsabriss) mit schlechtem Wirkungsgrad.
Ausnahme: Axialverdichter mit Leitschaufelverstellung.
Aktivieren Sie Ihre brachliegenden mathematischen Reserven:
3. Für eine Gasturbine ist ein Turboverdichter auszulegen, der die (Außen-)Luft auf 7,5 bar komprimieren
soll. Berechnen Sie (möglichst nicht durch Ausprobieren, sondern mit Hilfe der Algebra) die Mindeststufenzahl ...
a) für eine Axialturbine, deren erreichbares Stufendruckverhältnis 1,25 beträgt und
b) für eine Axialturbine, deren erreichbares Stufendruckverhältnis 2,5 beträgt.
c) Für welche Variante würden Sie sich entscheiden? (begründet argumentieren)
pE
= i ⋅i ⋅i ⋅i
⋅ .... = i
p1
n pE
i =
p1
n pE
ln( i ) = ln( )
p1
⎛ pE
⎞
n ⋅ ln( i ) = ln⎜ p ⎟
⎝ 1 ⎠
n
⎛ pE
⎞
ln⎜
p ⎟
1
n =
⎝ ⎠
ln( i )
a )
b)
n
n
Axial −V
Axial −V
⎛ 8,5 bar ⎞
ln⎜
1bar
⎟
=
⎝ ⎠
= 9,59 ≈ 10
ln(1,25)
ln 8,5
= = 2,3 ≈ 3
ln 2,5
c) ... für einen Axialverdichter, weil er einen wesentlich höheren Wirkungsgrad besitzt, sofern er
immer exakt am Betriebspunkt arbeitet, oder weil die Temperaturen nicht zu hoch werden dürfen.
Falls jedoch die Verluste keine große Rolle spielen und der Förderbedarf stark schwankt und die
Energiekosten im Vergleich zu den Kapitalkosten unwichtig sind, dann ist ein Radialverdichter
einsetzbar.