Thermische Turbomaschinen: Grundlagen ; Aerodynamische Auslegung und Berechnung
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| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Köln
Dt. Zentrum für Luft- und Raumfahrt
2004
|
| Edition: | Als Ms. gedr. |
| Series: | Mitteilung / Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
2004-03 |
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| Item Description: | Zsfassung in engl. Sprache |
| Physical Description: | XV, 512 S. graph. Darst. |
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| adam_text | ALS MANUSKRIPT GEDRUCKT THERMISCHE TURBOMASCHINEN GRUNDLAGEN -
AERODYNAMISCHE AUSLEGUNG UND BERECHNUNG VON PROF. DR.-ING. HABIL HEINZ
WOLF DRESDEN MIT 205 BILDERN UND 12 TABELLEN DAS MANUSKRIPT UNTERLIEGT
DEM URHEBERRECHT. OHNE AUSDRUECKLICHE GENEHMIGUNG DES VERFASSERS IST ES
NICHT GESTATTET, DIESES MANUSKRIPT ODER TEILE DAVON ZU VERVIELFAELTIGEN
ODER FUER DEN DRUCK EINES BUCHES ZU VERWENDEN. INHALTSVERZEICHNIS
WICHTIGE FORMCLZCICHCN XI 1. EINLEITUNG 1 2. GRUNDLAGEN 11 2.1.
MASSCCRHALTUNGSGESETZ 12 2.2. IMPULS- UND DREHIMPULSSAT/. 13 2.3.
ENERGIEERHALTUNGSGCSCTZ 17 2.4. ANWENDUNG DES BEWEGUNGSGESETZES AUF EINE
EINDIMENSIONALE, STATIONAERE STROEMUNG 21 2.5. FOLGERUNGEN AUS DEM ZWEITEN
HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK 23 2.6. TECHNISCHE ARBEITSFAEHIGKEIT 27 2.7.
THERMODYNAMISCHE FUNKTIONEN 30 3. SPEZIFISCHE ARBEIT, LEISTUNG UND
WIRKUNGSGRADE EINER MASCHINE 35 3.1. LEISTUNG UND MASCHINCNWIRKUNGSGRAD
35 3.2. SPEZIFISCHE ARBEIT UND WIRKUNGSGRAD BEI VOLUMCNBESTAENDIGCM FLUID
39 3.3 SPEZIFISCHE ARBEIT UND WIRKUNGSGRADE THERMISCHER TURBOMASCHINEN
41 3.3.1. ISENTROPER WIRKUNGSGRAD 42 3.3.2. POLYTROPER WIRKUNGSGRAD 43
3.3.3. EXCRGCTISCHCR WIRKUNGSGRAD 47 3.3.4. BEZIEHUNGEN FUER IDEALES GAS
48 3.3.5. ISOTHERMER WIRKUNGSGRAD DES GEKUEHLTEN VERDICHTERS 50 4.
TURBOMASCHINENSTUFE 56 4.1. GRUNDSAETZLICHES UEBER AUFBAU UND
DURCHSTROEMUNG EINER TURBOMASCHINENSTUFE 56 4.2.
EULERSCHETURBOMASCHINCNGLCICHUNG 60 4.3. ENERGICSATZ FUER DIE
LAUFRADSTROEMUNG 61 4.4 ENERGIEUMWANDLUNG IN DER TURBINENSTUFE 63 4.5.
ENERGIEUMWANDLUNG IN DER VERDICHTERSTUFE 72 4.6. ZUR INTEGRATION UEBER
ALLE STUFCNELCMCNLC 79 4.7. KCNNZAHLCN VON TURBOMASCHINEN UND
AEHNLICHKEIT 81 5. GRUNDLAGEN DER GASDYNAMIK 92 5.1. EINDIMENSIONALE
STROEMUNG DES IDEALEN GASES 92 5.2. MACHSCHE LINIEN. VERDICHTUNGSSTOESSC 98
5.2.1. SENKRECHTER VERDICHTUNGSSTOSS 99 5.2.2. SCHRAEGER VERDICHTUNGSSTOSS
IN EBENER STROEMUNG 101 5.3. UMSTROEMUNG EINER KONVEXEN ECKE
(PRANDTL-MCYCR-ECKUMSTROERNUNG) 103 VII 5.4.
ZWEIDIMCNSIONALEISCNTROPEUEBERSCHALLSTROEMUNG 106 5.5 STROEMUNG IN DUESEN
108 5.5.1. EINFLUSS DER REIBUNG AUF DIE MAXIMALE STROMDICHTC 108 5.5.2.
LAVALDUESE BEI AENDERUNG DES GEGENDRUCKES 110 6. MEHRDIMENSIONALE
REIBUNGSBEHAFTETC STROEMUNG 120 6.1. DIFFERENTIALGLEICHUNGEN DER
REIBUNGSBEHAFTETEN STROEMUNG 120 6.2. STROEMUNGSMECHANISCHE AEHNLICHKEIT
122 6.3. IMPULSGLCICHUNG FUER EBENE GRENZSCHICHTEN 125 6.4. BERECHNUNG
EBENER GRENZSCHICHTEN MIT EINFLUSS VON AUSSENTURBULCNZ UND WAERMEUEBERGANG
130 6.4.1. INTEGRALSAETZE 130 6.4.2. GCSCHWINDIGKCITS- UND
GCSAMTCNTHALPIEPROFILC 135 6.4.3. GRENZEN DES UEBCRGANGSGEBICTCS UND
VERLAUFDCS INTCRMITTCNZFAKTORS 142 6.4.4. DURCHFUEHRUNG DER
GRENZSCHICHTBCRCCHNUNG 143 7. STROEMUNG IN SCHAUFCLGITTCRN 149 7.1.
ALLGEMEINES 149 7.2. EINDIMENSIONALE BERECHNUNG DES GERADEN EBENEN
GITTERS 15 I 7.3. DIFFERENTIALGLEICHUNGEN FUER DIE ISENTROPE EBENE
STROEMUNG 159 7.4. GITTERBERECHNUNG NACH DER SINGULARITAETENMETHODE 163
7.5. GITTERBERECHNUNG DURCH KONFORME ABBILDUNG 176 7.6. BERECHNUNG DER
KOMPRESSIBLEN EBENEN GITTERSTROEMUNG IM UNTERSCHALLBEREICH 184 7.7.
BERECHNUNG DER TRANSSONISCHEN GITTERSTROEMUNG MIT DER ZCITSCHRITTMETHODC
189 7.8. REIBUNGSFREIE INKOMPRESSIBLC STROEMUNG IN EBENEN KREISGITTERN
UND DIAGONALGITTERN 196 7.9. GITTERSTROEMUNG BEI VERAENDERLICHER
SCHICHTDICKC 202 7.10. EINFLUSS DER REIBUNG AUF DIE
SCHAUFCLPROFILUMSTROEMUNG 207 7.11. SEKUNDAER-UND SPALTSTROEMUNGCN IN
SCHAUFCLGITTERN 211 7.11.1. URSACHE UND WIRKUNG 211 7.11.2. THEORETISCHE
BETRACHTUNGEN UEBER SEKUNDAERSTROEMUNGEN IN GERADEN BZW. AXIALEN GITTERN
213 7.12. INSTALIONAERE GITTERSTROEMUNG 220 7.13. NAEHERUNGSWEISE
BERECHNUNG DER SCHWANKUNGSKRAEFTE INSTATIONAER ANGESTROEMTER PROFILGITTCR
223 VIII 8. BCRECHNUNGSUNTERLAGEN FUER SCHAUFCLGITTCR 250 8.1 UNTERLAGEN
FUER PROFILE UND GITTER FUER AXIALTURBINCN 250 8.1.1 PROFIL- UND
GITTCRGCOMCTRIC 250 8.1.2. PROFILVERLUSTE VON TURBINENGITTERN 253 8.1.3.
ABSTROEMUNG MIT NACHEXPANSION 261 8.2. UNTERLAGEN FUER PROFILE UND GITTER
VON AXIALVERDICHTCRN 264 8.2.1. PROFILREIHCN 264 8.2.2.
ABLCNKUNGSCIGENSCHAFTCN UND PROFILVCRLUSLE VON VERDICHTCRGITTCRN 266
8.3. EINFLUSS VON SEKUNDAER-UND SPALTSTROEMUNGEN INAXIALBCSCHAUFELUNGEN 278
8.3.1. INTEGRALE RAND- UND SPALTVERLUSTBCIWCRTC 278 8.3.2. VERTEILUNGEN
DER RAND- UND SPALTVCRLUSTC UND DER ABSTROEMWINKELAENDERUNG 287 8.4.
UNTERLAGEN FUER RADIALVERDICHTER 293 8.4.1. RADIALE LAUFGITTER 293 8.4.2.
RADIALE LEITGITTER 298 9. ROTATIONSSYMMETRISCHC STROEMUNG IN
TURBOMASCHINEN 329 9.1. EINE NUMERISCHE BERECHNUNGSMETHODE 329 9.1.1.
ZUR ANWENDUNG DES RECHENVERFAHRENS BEI WASSERDAMPF ALS FLUID 341 9.1.2.
ANWENDUNG DES BCRCCHNUNGSVCRFAHRCNS UND VERGLEICH MIT MCSSCRGCBNISSEN 342
9.2. NAEHERUNGSVERFAHREN FUER AXIALSTUFCN 346 9.2.1. TURBINENSTUFEN 348
9.2.2. VERDICHTERSTUFEN 256 10. AUSLEGUNG VON TURBINEN 371 10.1.
STUFENZAHL UND HAUPTABMESSUNGEN 371 10.2. AUSLEGUNG VON AXIALEN
TURBINENSTUFEN 376 10.2.1. DRALH ERTEILUNGEN 376 10.2.2.
MITTCLSCHNITTRCCHNUNG 380 10.2.3. ZUSATZVERLUSTC UND INNERER
SLUFCNWIRKUNGSGRAD 383 10.2.4. MCHRSCHNITTRCCHNUNG 388 11.
BETRIEBSVCRHALTCN VON TURBINEN 398 11.1. AEHNLICHKEIT VON
BCTRIEBSZUSTAENDEN 398 11.2. BERECHNUNG VON TURBINENKENNFELDERN 400 11.3.
MCNGCNDRUCKGLEICHUNG 403 12. AERODYNAMISCHE PROBLEME BEI ENDSTUFEN VON
KONDENSATIONSDAMPFTURBINEN 409 IX 13. AUSLEGUNG VON TURBOVERDICHTERN 420
13.1. UEBERLEGUNGEN ZUR BAUART 420 13.2. AUSLEGUNG VON AXIALVERDICHTERN
421 13.2.1. BESTIMMUNG DER HAUPTABMESSUNGEN VON VIELSTUFIGCN AXIAL
VERDICHTERN 421 13.2.2. VORAUSLEGUNG DER BESCHAUFELUNG 423 13.2.3.
MCHRSCHNITTRECHNUNG 428 13.2.4. AXIALVERDICHTERSTUFEN MIT HOHEN
MACHZAHLEN 433 14. BETRIEBSVCRHALTEN UND REGELUNG VON TURBOVERDICHTERN
447 14.1. GRUNDSAETZLICHES UEBER STUFENKENNLINICN 447 14.2. THEORETISCHE
BESTIMMUNG VON VCRDICHTERKENNFELDERN 453 14.3. REGELUNG VON
TURBOVERDICHTERN 460 14.3.1. STCLLMOEGLICHKCITCN BEI VERDICHTERANLAGEN
460 14.3.2. REGELUNG VON AXIAL VERDICHTERN DURCH LCITGITTCN CRSTELLUNG
462 15. BESONDERHEITEN BEI GASTURBINENANLAGEN 473 15.1. ZUSAMMENWIRKEN
VON TURBINE UND VERDICHTER IM KRCISPROZESS 473 15.2. GEKUEHLTE
GASTURBINENSTUFE 475 16. GEHAEUSE 488 16.1. GRUNDSAETZLICHES 488 16.2.
EINTRITTSGEHAEUSE 490 16.3. AUSTRITTSGEHAEUSC 490 16.4. DIFFUSORCN 492
16.5. SPIRALGCHAEUSE 493 17. BERUEHRUNGSFREIE DICHTUNGEN 496
LITERATURVERZEICHNIS 500
|
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ALS MANUSKRIPT GEDRUCKT THERMISCHE TURBOMASCHINEN GRUNDLAGEN -
AERODYNAMISCHE AUSLEGUNG UND BERECHNUNG VON PROF. DR.-ING. HABIL HEINZ
WOLF DRESDEN MIT 205 BILDERN UND 12 TABELLEN DAS MANUSKRIPT UNTERLIEGT
DEM URHEBERRECHT. OHNE AUSDRUECKLICHE GENEHMIGUNG DES VERFASSERS IST ES
NICHT GESTATTET, DIESES MANUSKRIPT ODER TEILE DAVON ZU VERVIELFAELTIGEN
ODER FUER DEN DRUCK EINES BUCHES ZU VERWENDEN. INHALTSVERZEICHNIS
WICHTIGE FORMCLZCICHCN XI 1. EINLEITUNG 1 2. GRUNDLAGEN 11 2.1.
MASSCCRHALTUNGSGESETZ 12 2.2. IMPULS- UND DREHIMPULSSAT/. 13 2.3.
ENERGIEERHALTUNGSGCSCTZ 17 2.4. ANWENDUNG DES BEWEGUNGSGESETZES AUF EINE
EINDIMENSIONALE, STATIONAERE STROEMUNG 21 2.5. FOLGERUNGEN AUS DEM ZWEITEN
HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK 23 2.6. TECHNISCHE ARBEITSFAEHIGKEIT 27 2.7.
THERMODYNAMISCHE FUNKTIONEN 30 3. SPEZIFISCHE ARBEIT, LEISTUNG UND
WIRKUNGSGRADE EINER MASCHINE 35 3.1. LEISTUNG UND MASCHINCNWIRKUNGSGRAD
35 3.2. SPEZIFISCHE ARBEIT UND WIRKUNGSGRAD BEI VOLUMCNBESTAENDIGCM FLUID
39 3.3 SPEZIFISCHE ARBEIT UND WIRKUNGSGRADE THERMISCHER TURBOMASCHINEN
41 3.3.1. ISENTROPER WIRKUNGSGRAD 42 3.3.2. POLYTROPER WIRKUNGSGRAD 43
3.3.3. EXCRGCTISCHCR WIRKUNGSGRAD 47 3.3.4. BEZIEHUNGEN FUER IDEALES GAS
48 3.3.5. ISOTHERMER WIRKUNGSGRAD DES GEKUEHLTEN VERDICHTERS 50 4.
TURBOMASCHINENSTUFE 56 4.1. GRUNDSAETZLICHES UEBER AUFBAU UND
DURCHSTROEMUNG EINER TURBOMASCHINENSTUFE 56 4.2.
EULERSCHETURBOMASCHINCNGLCICHUNG 60 4.3. ENERGICSATZ FUER DIE
LAUFRADSTROEMUNG 61 4.4 ENERGIEUMWANDLUNG IN DER TURBINENSTUFE 63 4.5.
ENERGIEUMWANDLUNG IN DER VERDICHTERSTUFE 72 4.6. ZUR INTEGRATION UEBER
ALLE STUFCNELCMCNLC 79 4.7. KCNNZAHLCN VON TURBOMASCHINEN UND
AEHNLICHKEIT 81 5. GRUNDLAGEN DER GASDYNAMIK 92 5.1. EINDIMENSIONALE
STROEMUNG DES IDEALEN GASES 92 5.2. MACHSCHE LINIEN. VERDICHTUNGSSTOESSC 98
5.2.1. SENKRECHTER VERDICHTUNGSSTOSS 99 5.2.2. SCHRAEGER VERDICHTUNGSSTOSS
IN EBENER STROEMUNG 101 5.3. UMSTROEMUNG EINER KONVEXEN ECKE
(PRANDTL-MCYCR-ECKUMSTROERNUNG) 103 VII 5.4.
ZWEIDIMCNSIONALEISCNTROPEUEBERSCHALLSTROEMUNG 106 5.5 STROEMUNG IN DUESEN
108 5.5.1. EINFLUSS DER REIBUNG AUF DIE MAXIMALE STROMDICHTC 108 5.5.2.
LAVALDUESE BEI AENDERUNG DES GEGENDRUCKES 110 6. MEHRDIMENSIONALE
REIBUNGSBEHAFTETC STROEMUNG 120 6.1. DIFFERENTIALGLEICHUNGEN DER
REIBUNGSBEHAFTETEN STROEMUNG 120 6.2. STROEMUNGSMECHANISCHE AEHNLICHKEIT
122 6.3. IMPULSGLCICHUNG FUER EBENE GRENZSCHICHTEN 125 6.4. BERECHNUNG
EBENER GRENZSCHICHTEN MIT EINFLUSS VON AUSSENTURBULCNZ UND WAERMEUEBERGANG
130 6.4.1. INTEGRALSAETZE 130 6.4.2. GCSCHWINDIGKCITS- UND
GCSAMTCNTHALPIEPROFILC 135 6.4.3. GRENZEN DES UEBCRGANGSGEBICTCS UND
VERLAUFDCS INTCRMITTCNZFAKTORS 142 6.4.4. DURCHFUEHRUNG DER
GRENZSCHICHTBCRCCHNUNG 143 7. STROEMUNG IN SCHAUFCLGITTCRN 149 7.1.
ALLGEMEINES 149 7.2. EINDIMENSIONALE BERECHNUNG DES GERADEN EBENEN
GITTERS 15 I 7.3. DIFFERENTIALGLEICHUNGEN FUER DIE ISENTROPE EBENE
STROEMUNG 159 7.4. GITTERBERECHNUNG NACH DER SINGULARITAETENMETHODE 163
7.5. GITTERBERECHNUNG DURCH KONFORME ABBILDUNG 176 7.6. BERECHNUNG DER
KOMPRESSIBLEN EBENEN GITTERSTROEMUNG IM UNTERSCHALLBEREICH 184 7.7.
BERECHNUNG DER TRANSSONISCHEN GITTERSTROEMUNG MIT DER ZCITSCHRITTMETHODC
189 7.8. REIBUNGSFREIE INKOMPRESSIBLC STROEMUNG IN EBENEN KREISGITTERN
UND DIAGONALGITTERN 196 7.9. GITTERSTROEMUNG BEI VERAENDERLICHER
SCHICHTDICKC 202 7.10. EINFLUSS DER REIBUNG AUF DIE
SCHAUFCLPROFILUMSTROEMUNG 207 7.11. SEKUNDAER-UND SPALTSTROEMUNGCN IN
SCHAUFCLGITTERN 211 7.11.1. URSACHE UND WIRKUNG 211 7.11.2. THEORETISCHE
BETRACHTUNGEN UEBER SEKUNDAERSTROEMUNGEN IN GERADEN BZW. AXIALEN GITTERN
213 7.12. INSTALIONAERE GITTERSTROEMUNG 220 7.13. NAEHERUNGSWEISE
BERECHNUNG DER SCHWANKUNGSKRAEFTE INSTATIONAER ANGESTROEMTER PROFILGITTCR
223 VIII 8. BCRECHNUNGSUNTERLAGEN FUER SCHAUFCLGITTCR 250 8.1 UNTERLAGEN
FUER PROFILE UND GITTER FUER AXIALTURBINCN 250 8.1.1 PROFIL- UND
GITTCRGCOMCTRIC 250 8.1.2. PROFILVERLUSTE VON TURBINENGITTERN 253 8.1.3.
ABSTROEMUNG MIT NACHEXPANSION 261 8.2. UNTERLAGEN FUER PROFILE UND GITTER
VON AXIALVERDICHTCRN 264 8.2.1. PROFILREIHCN 264 8.2.2.
ABLCNKUNGSCIGENSCHAFTCN UND PROFILVCRLUSLE VON VERDICHTCRGITTCRN 266
8.3. EINFLUSS VON SEKUNDAER-UND SPALTSTROEMUNGEN INAXIALBCSCHAUFELUNGEN 278
8.3.1. INTEGRALE RAND- UND SPALTVERLUSTBCIWCRTC 278 8.3.2. VERTEILUNGEN
DER RAND- UND SPALTVCRLUSTC UND DER ABSTROEMWINKELAENDERUNG 287 8.4.
UNTERLAGEN FUER RADIALVERDICHTER 293 8.4.1. RADIALE LAUFGITTER 293 8.4.2.
RADIALE LEITGITTER 298 9. ROTATIONSSYMMETRISCHC STROEMUNG IN
TURBOMASCHINEN 329 9.1. EINE NUMERISCHE BERECHNUNGSMETHODE 329 9.1.1.
ZUR ANWENDUNG DES RECHENVERFAHRENS BEI WASSERDAMPF ALS FLUID 341 9.1.2.
ANWENDUNG DES BCRCCHNUNGSVCRFAHRCNS UND VERGLEICH MIT MCSSCRGCBNISSEN 342
9.2. NAEHERUNGSVERFAHREN FUER AXIALSTUFCN 346 9.2.1. TURBINENSTUFEN 348
9.2.2. VERDICHTERSTUFEN 256 10. AUSLEGUNG VON TURBINEN 371 10.1.
STUFENZAHL UND HAUPTABMESSUNGEN 371 10.2. AUSLEGUNG VON AXIALEN
TURBINENSTUFEN 376 10.2.1. DRALH ERTEILUNGEN 376 10.2.2.
MITTCLSCHNITTRCCHNUNG 380 10.2.3. ZUSATZVERLUSTC UND INNERER
SLUFCNWIRKUNGSGRAD 383 10.2.4. MCHRSCHNITTRCCHNUNG 388 11.
BETRIEBSVCRHALTCN VON TURBINEN 398 11.1. AEHNLICHKEIT VON
BCTRIEBSZUSTAENDEN 398 11.2. BERECHNUNG VON TURBINENKENNFELDERN 400 11.3.
MCNGCNDRUCKGLEICHUNG 403 12. AERODYNAMISCHE PROBLEME BEI ENDSTUFEN VON
KONDENSATIONSDAMPFTURBINEN 409 IX 13. AUSLEGUNG VON TURBOVERDICHTERN 420
13.1. UEBERLEGUNGEN ZUR BAUART 420 13.2. AUSLEGUNG VON AXIALVERDICHTERN
421 13.2.1. BESTIMMUNG DER HAUPTABMESSUNGEN VON VIELSTUFIGCN AXIAL
VERDICHTERN 421 13.2.2. VORAUSLEGUNG DER BESCHAUFELUNG 423 13.2.3.
MCHRSCHNITTRECHNUNG 428 13.2.4. AXIALVERDICHTERSTUFEN MIT HOHEN
MACHZAHLEN 433 14. BETRIEBSVCRHALTEN UND REGELUNG VON TURBOVERDICHTERN
447 14.1. GRUNDSAETZLICHES UEBER STUFENKENNLINICN 447 14.2. THEORETISCHE
BESTIMMUNG VON VCRDICHTERKENNFELDERN 453 14.3. REGELUNG VON
TURBOVERDICHTERN 460 14.3.1. STCLLMOEGLICHKCITCN BEI VERDICHTERANLAGEN
460 14.3.2. REGELUNG VON AXIAL VERDICHTERN DURCH LCITGITTCN CRSTELLUNG
462 15. BESONDERHEITEN BEI GASTURBINENANLAGEN 473 15.1. ZUSAMMENWIRKEN
VON TURBINE UND VERDICHTER IM KRCISPROZESS 473 15.2. GEKUEHLTE
GASTURBINENSTUFE 475 16. GEHAEUSE 488 16.1. GRUNDSAETZLICHES 488 16.2.
EINTRITTSGEHAEUSE 490 16.3. AUSTRITTSGEHAEUSC 490 16.4. DIFFUSORCN 492
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