Verfügbarkeit: Gasturbine mit verstellbaren Leiteinrichtungen zur Verringerung des Brennstoffverbrauches im unteren Teillastbereich und im Leerlauf

Gasturbine mit verstellbaren Leiteinrichtungen zur Verringerung des Brennstoffverbrauches im unteren Teillastbereich und im Leerlauf:

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Borchert, Uwe (VerfasserIn)
Format:	Abschlussarbeit Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Erlangen FAU University Press 2017
Schlagworte:	Gasturbine Wirkungsgrad Brennstoffverbrauch Brennstoffeinsparung Teillastbetrieb Leerlauf Gasturbinenanlage Abgasturbolader Mantelstromtriebwerk Turbinennachleitrad Verdichtervorleitrad Vorleitrad Nachleitrad Teillast reduzierter Brennstoffverbrauch Teilleistung Hochschulschrift
Online-Zugang:	Volltext Volltext Volltext Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XXXIX, 247 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm x 17 cm, 700 g
ISBN:	9783961470327 3961470324

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS NOMENKLATUR XXI LATEINISCHE FORMELZEICHEN...............................................................................XXI GRIECHISCHE FORMELZEICHEN ........................................................................... XXXIII A B K UE RZU N G EN ................................................................................................. XXXVII GLOSSAR.............................................................................................................. XXXVII 1 EINLEITUNG 1 1.1 PROBLEMSTELLUNG..................................................................................... 1 1.2 ZIELSETZUNG UND INHALT DER A RB E IT......................................................... 2 2 SPEZIFISCHE ASPEKTE ZUM STAND DER TECHNIK 5 2.1 GASTURBINENANLAGEN - GASTURBINENANTRIEBE ...................................... 5 2.2 GESCHICHTE DER GASTURBINENENTWICKLUNG . ............................................ 6 2.3 GASTURBINEN IN AUSGEWAEHLTEN EINSATZFELDERN............................ 9 2.3.1 GASTURBINEN IN DER STROM ERZEUGUNG ...................................... 12 2.3.2 INDUSTRIEGASTURBINEN FUER DEN ANTRIEB VON SCHIFFEN ................ 13 2.3.3 FRUEHE GASTURBINENTRIEBWERKE IN DER L U FTFA H RT ...................... 14 2.3.4 MODERNE GASTURBINENTRIEBWERKE IN DER L U F TF A H RT ................ 15 2.3.5 RECHNERISCHE ABSCHAETZUNG DER STRAHLLEISTUNG VON STRAHL TRIEBWERKEN ............................................................................... 20 2.4 VERBESSERUNG DES MAXIMALEN WIRKUNGSGRADES ...................................... 24 2.4.1 REGENERATIVE GASTURBINENPROZESSE ......................................... 24 2.4.2 DER GLEICHRAUM-GASTURBINENPROZESS ...................................... 26 2.4.3 GEMISCHTE KREISPROZESSE......................................................... 29 2.4.3.1 INNERE VERDICHTERKUEHLUNG DURCH VERDUNSTUNG . . 30 2.4.3.2 KOMBINATION DES GASTURBINENPROZESSES MIT DAMPFPROZESSEN .................................................. 30 2.4.3.3 REGENERATIVE PROZESSE MIT WAERMERUECKGEWINNUNG DURCH VERDAMPFUNG ............................................... 31 2.4.4 KOMBINIERTER JOULE-PROZESS MIT WAERMEZUFUHR BEI UEBER DRUCK UND WAERMEABFUHR BEI UNTERDRUECK - COMBINED IN VERSE BRAYTON CYCLE.................................................................. 33 2.5 VERBESSERUNG DES WIRKUNGSGRADVERLAUFES ..................................... 34 2.5.1 GESCHLOSSENER GLEICHDRUCK-GASTURBINENPROZESS ................... 35 2.5.2 ABSCHALTEN EINZELNER G ASTURBINENEINHEITEN ......................... 36 2.5.3 REDUKTION DES MASSENSTROMS DURCH LEITEINRICHTUNGEN AN VERDICHTER UND TURBINE ............................................................ 38 3 THEORETISCHE GRUNDLAGEN 41 3.1 VERGLEICHSPROZESSE VON GASTURBINENANLAGEN ................................. 41 3.1.1 DER JOULE-KREISPROZESS.................................................... 41 3.11.1 WIRKUNGSGRADE IM JOULE-PROZESS ......................... 47 3.1.1.2 DER THERMISCHE WIRKUNGSGRAD................................ 48 3.1.1.3 DAS OPTIMALE DRUCKVERHAELTNIS................................ 51 3.1.1.4 DAS GRENZDRUCKVERHAELTNIS ...................................... 54 3.1.1.5 DER EXERGETISCHE W IRKUNGSGRAD............................. 55 3.1.2 VERGLEICHSPROZESS UND REALPROZESS FUER DEN LEERLAUF EINER EIN FACHEN GASTURBINENANLAGE OHNE WAERMERUECKGEWINNUNG . . . 60 3.1.2.1 DER KREISPROZESS DES LEERLAUFES............................. 60 3.1.2.2 DER SPEZIFISCHE LEERLAUFBRENNSTOFFVERBRAUCH . . . 64 3.1.2.3 DIE SPEZIFISCHE LEERLAUFWAERMEZUFUHR ................... 67 3.1.2.4 DAS LEERLAUFVERBRAUCHSVERHAELTNIS - EINFUEHRUNG EINER NEUEN DIMENSIONSLOSEN K ENNZAHL ........ 67 3.1.3 DER ERICSSON-KREISPROZESS UND DER ACKERET-KELLER- KREISPROZESS - CARNOTISIERUNG DES GASTURBINENPROZESSES . . . 68 3.1.3.1 DER ERICSSON-KREISPROZESS ...................................... 69 3.1.3.2 DIE ACKERET-KELLER-ANLAGEN ................................... 72 3.2 TEILLASTVERHALTEN VON GASTURBINEN IM VERGLEICH ZU VERBRENNUNGSMO TOREN ..................................................................................................... 78 3.2.1 TEILLASTVERHALTEN VON G A STU RB IN E N ................................. 79 3.2.1.1 LEISTUNGSKENNLINIE NACH DEM PROPELLERGESETZ . . . 80 3.2.1.2 KONSTANTE DREHZAHL IM OFFENEN KREISPROZESS . . . 81 3.2.1.3 KONSTANTE DREHZAHL IM OFFENEN KREISPROZESS MIT KONSTANTER TURBINENAUSTRITTSTEM PERATUR ..... 81 3.2.1.4 KONSTANTE DREHZAHL IM GESCHLOSSENEN KREISPROZESS 82 3.2.1.5 OPTIMALE VARIABLE D REHZAHL................................... 83 3.2.2 VERGLEICH DES TEILLASTVERHALTENS VON GASTURBINEN MIT DENEN VON OTTO- UND DIESELM OTOREN ....................................... 84 4 EXPERIMENTELLE VORAUSSETZUNGEN 87 4.1 VORSTUDIEN ............................................................................................. 87 4.2 ENTWICKLUNG, AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE DER VERSUCHSGASTURBINE . . 90 4.2.1 MECHANISCHER A U F B A U ............................................................ 90 4.2.2 BRENNSTOFFSYSTEM UND SCHMIER- UND KUEHLKREISLAUF DER VER SUCHSGASTURBINE ........................................................................ 96 4.2.3 ANLASSEN, BETRIEB UND ABSTELLEN DER VERSUCHSGASTURBINE . . . 97 4.3 MESSSYSTEM, DATENERFASSUNG, DATENAUFBEREITUNG UND ANALYSE .... 99 4.3.1 M ESSSCHRANK ........................................................................... 99 4.3.2 M ESSFUEHLER.................................................................................. 102 4.3.3 DATENERFASSUNG, -AUFBEREITUNG UND -A N A LY S E .............................104 4.4 DURCHFUEHRUNG DER EXPERIMENTE ............................................................... 107 5 AUSLEGUNG DER VERSUCHSGASTURBINE 113 5.1 CHARAKTERISIERUNG DER VERSUCHSGASTURBINE ................................................ 113 5.2 AUSLEGUNGSSTRATEGIE............................................................................... 113 5.3 NEUABSTIMMUNG EINES KFZ-ABGASTURBOLADERS FUER DEN EINSATZ IN EINER GASTURBINENANLAGE ...................................................................................114 5.4 UEBERSCHLAEGIGE BERECHNUNG DES ERREICHBAREN VERDICHTERDRUCKVERHAELT NISSES UND DES MAXIMALEN WIRKUNGSGRADES ANHAND ELEMENTARER GEO METRIEDATEN ........................................................ 125 5.4.1 UMGEBUNGSBEDINGUNGEN............................................... 129 5.4.2 VERDICHTEREINTRITT.........................................................................129 5.4.3 LAUFRADAUSTRITT UND MINDERLEISTUNGSFAKTOR.................................131 5.4.4 LAUFRADVERLUSTE - TEIL I ............................................................... 132 5.4.5 LAUFRADVERLUSTE - TEIL I I ............................................................ 138 5.4.6 D IFFUSORVERLUSTE......................................................................... 138 5.4.7 LUFTLEITUNG BIS ZUR MESSSTELLE VOR DEM BRENNKAMMEREINTRITT. 139 5.4.8 DIE D RU C K Z A H L............................................................................142 5.4.9 MITTLERE SPEZIFISCHE WAERM EKAPAZITAET ......................................... 143 5.5 AUSLEGUNG DES GASTURBINENPROZESSES AUF BASIS EINES GEGEBENEN VER DICHTERS .....................................................................................................144 5.5.1 THERMODYNAMISCHE R ANDBEDINGUNGEN ................................... 144 5.5.2 VERDICHTUNG DER ANGESAUGTEN L U F T ............................................ 144 5.5.3 WAERMEZUFUHR IN DER BREN N K AM M ER ......................................... 145 5.5.4 EXPANSION IN DER TURBINE ............................................................ 146 5.5.5 LEISTUNGSBILANZ............................................................................148 5.5.6 WIRKUNGSGRADE . ........................................................................... 150 5.5.7 VOLUMENSTROEME ......................................................................... 151 5.5.8 ERGEBNIS DER AUSLEGUNG DER VERSUCHSGASTURBINE ....................... 151 6 DER REALE KREISPROZESS DER VERSUCHSGASTURBINE IM LEERLAUF 153 6.1 BERECHNUNG DER REALEN KREISPROZESSPARAMETER AUS MOMENTANMESS WERTEN ......................................................................................................... 153 6.2 UMRECHNUNG DER EXPERIMENTELLEN UND BERECHNETEN MOMENTANWERTE AUF NORMIERT-REDUZIERTE G ROE SS EN ................................................................166 6.3 DER SPEZIFISCHE LEERLAUFBRENNSTOFFVERBRAUCH UND DIE KRUSCHIK-ZAHL DER VERSUCHSGASTURBINE ............................................................................ 169 7 THERMODYNAMISCHE CHARAKTERISIERUNG DER VERSUCHSGASTURBINE IM LEERLAUF 171 7.1 VERLAUF DES REALEN LEERLAUF KREISPROZESSES UEBER DER DREHZAHL OHNE VER STELLEINRICHTUNG ......................................................................................... 171 7.2 OPTIMALER VERLAUF DES REALEN LEERLAUF KREISPROZESSES UEBER DER DREH ZAHL MIT BEEINFLUSSUNG DURCH DIE VERSTELLEINRICHTUNG ............................. 174 8 VERLAUF DES SPEZIFISCHEN LEERLAUFBRENNSTOFFVERBRAUCHES UND DER KRUSCHIK-ZAHL 177 8.1 AUSWIRKUNGEN DER ALLEINIGEN VERSTELLUNG DES VERDICHTERVORLEITRADES . 177 8.2 DER LEERLAUFBRENNSTOFFVERBRAUCH IN ABHAENGIGKEIT VON DER DREHZAHL MIT BEEINFLUSSUNG DURCH DIE VERSTELLEINRICHTUNGEN ................................ 178 8.3 VERLAUF DES LEERLAUFBRENNSTOFFVERHAELTNISSES MIT UND OHNE BEEINFLUS SUNG DURCH DIE VERSTELLEINRICHTUNGEN ...................................................... 179 8.4 AUSWIRKUNGEN BEI OPTIMALER VERSTELLUNG DER LEITAPPARATE AUF DIE CHA RAKTERISTISCHEN GROESSEN DER VERSUCHSGASTURBINE ...................................... 184 8.5 VERGLEICH DER VERSUCHSGASTURBINE MIT ANDEREN WAERMEKRAFTMASCHINEN 186 9 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 191 ANHANG 194 A RELEVANTE VORARBEITEN 195 A.1 MECHANISCHE LEISTUNGSAUSKOPPLUNG AUS EINER EXPERIMENTALGASTURBINE 195 A.2 LUFTGELAGERTER ABGASTURBOLADER................................................................197 A.2.1 E IN LE ITU N G ...................................................................................197 A.2.2 MODIFIZIERUNG DES VERSUCHSTURBOLADERS MIT EINER AERODYNA MISCHEN L A G E RU N G ..................................................................... 202 A.2.3 HERSTELLUNG DES RADIALFOLIENLAGERS UND DES AXIALLAGERS .... 205 A.2.4 DER VERSUCHSSTAND - SIMULIERTER EINFACHER, OFFENER GASTURBI NENPROZESS MIT EXTERNER L U F TZ U F U H R ......................................... 208 A.2.5 INBETRIEBNAHME DES VERSUCHSTURBOLADERS UND SEINE ZERSTOERUNG 208 A.3 JUSTAGE DES BRENNSTOFFZERSTAEUBERS DER BRENNKAM M ER ............................. 211 A.4 BRENNKAMMERPRUEFSTAND.............................................................................212 A.5 PRUEFSTAND FUER EINE EXPANSIONSTURBINE.......................................................216 A.5.1 EINLEITUNG .................................................................................. 216 A.5.2 AUFBAU DES PRUEFSTANDES ..................... 220 A.5.3 KENNFELDER DER TURBINENSTUFE DES UNTERSUCHTEN ABGASTURBO LADERS ........................................................................................... 222 A. 6 THERMISCHE VERSPERRUNG DER TURBINE IN EINER GASTURBINENANLAGE . . . 224 B MATHCAD-FUNKTIONEN 227 B. L FUNKTION ZUR ITERATIVEN BESTIMMUNG DER MACH-ZAHL AM VERDICHTER EINTRITT .................................................................................................... 227 B.2 FUNKTION ZUR ITERATIVEN BESTIMMUNG DES OPTIMALEN MASSENSTROMS . . 228 B.Z FUNKTION ZUR ITERATIVEN BESTIMMUNG DER MERIDIONALEN KOMPONENTE DER LAUFRADAUSTRITTSGESCHWINDIGKEIT.........................................................230 B.4 FUNKTION ZUR ITERATIVEN BESTIMMUNG DER VERLUSTZAHL EINES KRUEMMERS 232 B.5 FUNKTION ZUR ITERATIVEN BESTIMMUNG DER STATISCHEN TEMPERATUR AUS DER RUHETEMPERATUR, DEM STATISCHEN DRUCK UND DEM RUHEDRUCK . . 233 LITERATUR 235 STICHWORTVERZEICHNIS 242
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