Rohrreibungsberechnung 1-D

Präsentation zum Thema: "Rohrreibungsberechnung 1-D"—  Präsentation transkript:

1 Rohrreibungsberechnung 1-D
Strömungstechnik I, 3. Termin Rohrreibungsberechnung 1-D - Ähnlichkeitstheorie - Strömungsmaschinen - Energieeffizienz Axialverdichter Radialverdichter Moreau S. / Henner M. / Brouckaert J.F. / Neal D.; “Numerical and experimental investigation of rotor-stator interaction in automotive engine cooling fan systems”;Technical paper Optimierung des Wirkungsgradsn einstufiger Radialverdichter unter Einsatz von 1-D Verlustmodellen und Evolutionären Algorithmen, FH Dortmund

2 Teil 1: 1-D Stromfadentheorie
Bernoulli´sche Gleichung mit Verlusten Bestimmung von Druckverlustzahlen und Rohrreibungsbeiwerten Auslegung eines Axialventilators Arbeiten unter Excel mit Zellbenennung und Iteration

3 Absaugung aus einem Raum
Bernoulli´sche Gleichung unter Berücksichtigung von Verlusten Absaugung aus einem Raum Reibung Einbauten Verlustterm Ventilator

4 Stromfaden + Massenerhaltung
Bernoulli´sche Gleichung unter Berücksichtigung von Verlusten 3 1 2 Ventilator Lösungsstrategie: Stromfaden + Massenerhaltung  Unbekannte Geschwindigkeiten über Kontinuitätsgleichung bestimmbar 𝑚 𝐸𝑖𝑛 = 𝑚 𝐴𝑢𝑠 →𝑚𝑖𝑡 ρ=𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡 𝑔𝑖𝑙𝑡: 𝑉 𝐸𝑖𝑛 = 𝑉 𝐴𝑢𝑠 → 𝑐 1 𝐴 1 = 𝑐 3 𝐴 3  Stromfaden von 1 nach 3 zur Bilanzierung der notwendigen Druckerhöhung durch den Ventilator

5 Druckverlustzahlen von Rohrleitungsteilen aus Tabellenwerk
Reibung Einbauten Hier: Druckverlustzahlen von Rohrleitungsteilen aus Tabellenwerk Rohrreibung über Colebrook-White Gleichung, bzw. Moody-Diagramm aus Schade/Kunz (2013)

6 Moody-Diagramm zur Bestimmung des Rohrreibungskoeffizienten 
Quelle: Schade/Kunz 2013 Schätzwert für Start der Iteration oder manuelle Berechnung

7 Teil 2 - Ähnlichkeitstheorie
Kennlinien von Strömungsmaschinen Ähnlichkeitstheorie – Generierung von dimensionslosen Kennzahlen Herleitung von Druck und Lieferzahl Energetischer Vergleich vorwärts und rückwärts gekrümmter Schaufeln bei Radialverdichtern

8 Kennfeld einer Strömungsmaschine: Darstellung im x/y Diagramm
x-Achse  Volumenstrom y-Achse  Druckdifferenz (Δp) , spezifische Stutzenarbeit (Y) oder Förderhöhe (H)

9 b) a) d) c) Ähnlichkeitstheorie –Vorgehensweise-
Steckt die Re-Zahl hinter. Soll hier erst einmal vernachlässigt werden! Addition von branchenabhängigen Skalierungsfaktoren d) c)

10 Ähnlichkeitstheorie -Dimensionslose Darstellung-

11 Aufgabe 2: Wie lässt sich mit der effizienteren Schaufelform bei einem Radialventilator Energie sparen? Vergleich: Trommelläufer mit vorwärtsgekrümmten Schaufeln ineffizient=schlecht Laufrad mit rückwärtsgekrümmten Schaufeln effizient=gut

12 Radialventilatoren - Schaufelformen -
vorwärts gekrümmt Drehrichtung radial endend Drehrichtung gerade rückwärts gekrümmt Drehrichtung rückwärts gekrümmt

13 Dimensionslos Drosselkennlinien bei konstantem Eintritts- und unterschiedlichem Austrittswinkel

14 Dimensionsbehaftet Drosselkennlinien bei konstantem Eintritts- und unterschiedlichem Austrittswinkel

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16 Auf geht’s…