Schnelldrehendes Schwungrad aus faserverstärktem Kunststoff

- 78 - Auslegung von Schwungradrotoren
Verlustleistung [W]
10’000
1’000
’100
’10
Drehzahl: 1’571 rad/s
Radius Rotor: 0.34 m
Dicke Rotor: 0.11 m
Temperatur: 300 K
radialer Spalt: 0.03 m
axialer Spalt: 0.04 m
5 50
Kammerdruck [Pa]
500
Luft
Helium
Wasserstoff
Bild 23 Leistungsverlust eines Schwungrades durch
Gasreibung
Eine schnell rotierende Scheibe hat eine nicht zu
unterschätzende Pumpwirkung, das heisst, dass das
Umgebungsmedium im Zentrum der Scheibe angesogen
und über die Scheibenfläche nach aussen befördert
wird. Gleichzeitig wird damit ein Druckgradient
über dem Radius der Scheibe aufgebaut.
Der durch die umgelenkte Strömung hervorgerufene
Druckgradient lässt sich durch die Eulergleichung
berechnen.
1
P = ⋅v
2
2
ρ (7.2.12.)
Als Beispiel ist der Verlauf des Druckes und der
Dichte von Luft für einen Rotor mit einer Umfangsgeschwindigkeit
von 500m/s im Bild 24 aufgeführt.