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Study Notes

Grundlagen der Turbomaschinen

Turbomaschinen sind Fluidenergiemaschinen, die eine Änderung der Energie eines Fluids durch Zufuhr oder Abgabe von Arbeit realisieren.
Es gibt hydraulische Turbomaschinen, bei denen die Dichte zwischen Ein- und Austritt fast konstant bleibt, und thermische Turbomaschinen, bei denen die Dichte stark variiert.
Axialmaschinen haben eine Strömung, die vorwiegend in axialer Richtung entlang der Rotorachse verläuft, während Diagonalmaschinen eine Umlenkung aufweisen und Radialmaschinen eine Umlenkung von axialer auf radiale Strömung oder umgekehrt.
Die Richtung der Energieübertragung unterscheidet zwischen Kraftmaschinen (Turbinen) und Arbeitsmaschinen (Verdichter und Pumpen).
Turbomaschinen bestehen aus einzelnen Stufen, die aus einem rotierenden Laufrad mit Laufschaufeln und einem feststehenden Leitrad mit Leitschaufeln bestehen.
Es gibt dreistufige Axialturbinen und zweistufige Radialverdichter, die die Strömung umlenken.
Die Geschwindigkeit ist eine wichtige Charakteristik von Turbomaschinen.
Es gibt charakteristische Geschwindigkeiten in Turbomaschinen, die als Grundlage für alles Weitere dienen.
Die Dichteänderung zwischen Ein- und Austritt des Fluids ist ein Kriterium zur Unterteilung von Turbomaschinen.
Die Strömungsrichtung im Laufrad (axial, diagonal oder radial) ist ein weiteres Kriterium.
Die Richtung der Energieübertragung (Kraftmaschine oder Arbeitsmaschine) ist ein weiteres Unterscheidungskriterium.
Turbomaschinen können auch aus nur einem Rotorblatt bestehen, wie bei Windkraftanlagen.Zusammenfassung: Turbomaschinen und ihre Komponenten
Turbomaschinen bestehen aus einzelnen Stufen, die aus Lauf- und Leitschaufeln bestehen.
Bei Turbinen sind die Leitschaufeln in Strömungsrichtung immer dem Laufrad vorgeschaltet.
Eine Stufe besteht aus einem Schaufelgitter, das aus verschiedenen Schaufelprofilen besteht.
Bei Verdichter- und Pumpenstufen ist die Leiteinrichtung dem Laufrad nachgeschaltet.
Radialstufen lenken die Strömung in die radiale Richtung um.
Bei Turbomaschinen mit hoher Leistung sind viele Stufen notwendig.
Es gibt verschiedene Arten von Turbinen, wie Pelton-, Francis- und Kaplan-Turbinen.
Die Wahl der Turbinenart hängt von bestimmten Kriterien ab.
Die Strömung wird durch eine Leiteinrichtung auf das Laufrad gelenkt.
Die Schaufeln sind entweder im Gehäuse oder im Rotor befestigt.
Bei der Energieumwandlung wird kinetische Energie in stoffgebundene Energie umgewandelt.
Turbomaschinen haben eine große Vielfalt und können unterschiedlich aufgebaut sein.