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Versuch III Francisturbine Kameier/Schönwald/Heinze Praktikum Strömungstechnik II SS 2011 Strömungs- maschinen Kraft- maschinen Wasser- turbinen Windkraft-

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1 Versuch III Francisturbine Kameier/Schönwald/Heinze Praktikum Strömungstechnik II SS 2011 Strömungs- maschinen Kraft- maschinen Wasser- turbinen Windkraft- anlagen Dampf- und Gasturbinen Arbeits- maschinen Hochdruck- verdichter Ventilator Pumpen 1 Kraft oder Arbeitsmaschine?

2 Versuch III Francisturbine Kameier/Schönwald/Heinze Praktikum Strömungstechnik II SS 2011 Verschiedene Arten von Wasserturbinen 2

3 Versuch III Francisturbine Kameier/Schönwald/Heinze Praktikum Strömungstechnik II SS Arbeitsgebiete der Turbinen Francis Fallhöhe: bis 800 m Leistung: bis 750 MW Wirkungsgrad: bis 90 % Pelton Fallhöhe: von 550 bis 2000 m Leistung: bis 500 MW Wirkungsgrad: bis 90 % Kaplan Fallhöhe: bis 200 m Leistung: bis 125 MW Wirkungsgrad: bis 95 %

4 Versuch III Francisturbine Kameier/Schönwald/Heinze Praktikum Strömungstechnik II SS 2011 Spezifischer Drehzahlbereich der Turbinen 4 Langsamläufer mit (Pelton) Normalläufer mit (Francis) Schnelläufer mit (Kaplan) Achtung die spezifische Drehzahl n y ist dimensionslos die ältere Bezeichnung n q hingegen nicht!

5 Versuch III Francisturbine Kameier/Schönwald/Heinze Praktikum Strömungstechnik II SS Funktionsweise der Turbinen Pelton Turbine: Ausnutzung der Bewegungsenergie des Wassers kinetisch potentiell somit Impulserhaltung Düse wird auf die Laufschaufeln gerichtet Francis Turbine: Leitgittereinstellung zur Erzeugung einer Drallkomponente innerhalb der Geschwindigkeitsdreiecke c 1u Wasserzuführung durch die Leitschaufeln in das rotierende Laufrad erfolgt radial, aber axiale Abströmung Kaplan Turbine Kaplan Turbine: Axial durchströmte Laufradform auch mit Leitradvorrichtung Euler´sche Strömungsmaschinen- hauptgleichung für Turbinen

6 Versuch III Francisturbine Kameier/Schönwald/Heinze Praktikum Strömungstechnik II SS 2011 Geschwindigkeitsdreiecke 6 content/uploads/Francis_Turbine_High_flow.jpg Verdichter Turbine

7 Versuch III Francisturbine Kameier/Schönwald/Heinze Praktikum Strömungstechnik II SS 2011 Geschwindigkeitsdreiecke an Stator und Rotor der Turbine 7 V C1m=W1m Eintritt Austritt c Absolutgeschwindigkeit u Umfangsgeschwindigkeit w Relativgeschwindigkeit c1u c1m Meridionalkomponente c1u Drallkomponente

8 Versuch III Francisturbine Kameier/Schönwald/Heinze Praktikum Strömungstechnik II SS V Geschwindigkeitsdreiecke mit verändertem Leitgitterwinkel Verkleinerung des Leitgitterwinkels führt zur Verringerung des Volumenstroms. c1u u1 w1 c1

9 Versuch III Francisturbine Kameier/Schönwald/Heinze Praktikum Strömungstechnik II SS 2011 Geschwindigkeitsdreiecke Rotor alleine 9 2 Drallbehaftete Abströmung Drallbehaftete Anströmung Axiale Arbeitsmaschine Radiale Kraftmaschine

10 Versuch III Francisturbine Kameier/Schönwald/Heinze Praktikum Strömungstechnik II SS 2011 Angaben der Messunsicherheit für eine vereinfachte Fehlerrechnung 10

11 Versuch III Francisturbine Kameier/Schönwald/Heinze Praktikum Strömungstechnik II SS 2011 Beispielhafte Fehlerrechnung für eta 11 Formel zur Berechnung des Wirkungsgrades Berechnung der Abweichung aller Messgrößen durch Angabe aus Tabelle

12 Versuch III Francisturbine Kameier/Schönwald/Heinze Praktikum Strömungstechnik II SS 2011 Bestimmung des Fehlerquotienten 12 Festgelegte Abweichungen für die Winkelgeschwindigkeit und das Drehmoment Abweichung der Messgröße muss bestimmt werden 1.) Von welchen Größen hängt die Messgröße ab Bsp. V_punkt 2.) Zuweisung der Exponenten für die Formelberechnung 3.)Berechnung der prozentualen Abweichung für V_punkt Konstanten gehen in die Fehlerbetrachtung nicht mit ein

13 Versuch III Francisturbine Kameier/Schönwald/Heinze Praktikum Strömungstechnik II SS Bestimmung des Fehlerquotienten Bestimmung der Abweichung von eta mit gegebenen und berechneten Abweichungen der Messgrößen


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