Turbomaschinen PDF

vielen Dank. Achso, vielleicht eins noch, Uwe, sei mir gestattet, Sie können und sollten natürlich auch im Vorrang schon die entsprechenden Möglichkeiten nutzen, sich an mich zu wenden. Also eine E-Mail ist immer das Einfachste, wenn es kurze Fragen sind. Sie können sich während der Dienstzeit auch...

vielen Dank. Achso, vielleicht eins noch, Uwe, sei mir gestattet, Sie können und sollten natürlich auch im Vorrang schon die entsprechenden Möglichkeiten nutzen, sich an mich zu wenden. Also eine E-Mail ist immer das Einfachste, wenn es kurze Fragen sind. Sie können sich während der Dienstzeit auch auf der angegebenen Nummer anrufen und da werde ich Ihnen auch die Antwort geben. 0:23:21 Gut, dann können wir also fast einsteigen. Moment, ich habe jetzt die falsche Präsentation geöffnet. Ich möchte Ihnen als erstes einen Überblick geben über und da gehe ich jetzt ja mal zurück. So ich hatte ja schon was gesagt zum Gegenstand dieser Lehrveranstaltung, was wir ihnen also vermitteln möchten und hier habe ich jetzt mal zusammengestellt Wir werden also heute schon beginnen mit der Charakterisierung der Turbomaschinen und uns mal die unterschiedlichen Bauarten im Überblick ansehen. Dann, das werden wir also auch heute machen, geht es um charakteristische Geschwindigkeiten. 0:24:24 Es geht also zunächst mal, was ist denn das Grundprinzip der Energieumwandlung Da müssen wir uns also mit Geschwindigkeiten beschäftigen in Togomaschinenstufen. Dann gehen wir also zu den Grundlagen der Energieumwandlung. Das sind also die wichtigen Erhaltungssätze, die also bei der Auslegung von Togomaschinen relevant sind. Wie Sie das auch aus der Strömungsmechanik und Thermodynamik kennen, gibt es dann immer noch dimensionslose Kenngrößen. Das ist bei uns genauso. Die werden wir uns ansehen. Im nächsten Abschnitt, nachdem wir diese Grundlagen, die allgemeingültig sind, zusammengestellt haben, werden wir uns ansehen, die physikalischen Grundlagen der Windenergiewandlung. Das ist ja auch heute ein wichtiges Thema in der Energieversorgung. Dann geht es also um Auslegungsgrundlagen axialer und radialer Turbomaschinenstufen. 0:25:33 Sie werden ja sehen, wie vielfältig die Turbomaschinen sind und da gibt es eben unterschiedliche Auslegungsprinzipien, die sie also hier kennenlernen. Wenn wir das also haben, dann geht es also um Energieumwandlungsverluste in Turbomaschinenstufen. Das werden wir also in erster Linie am Beispiel von axialen Turbomaschinen uns mal ansehen. Verlustkorrelation, wie sieht es aus mit sekundär Strömung, Wirbelströmung, Spaltströmung usw. Und nachdem wir also diese Dinge der Energieumwandlung in den Drohungenmaschinen behandelt haben, konstruktive Auslegung ansehen und zwar beginnend mit der Schaufelung von axialen und radialen Turbomaschinenstufen, dann geht es also um die Rotoren, Gehäuse, Diffusor gehört auch mit dazu, dann Dichtungen zwischen den rotierenden und feststehenden Bauteilen und dann natürlich, das sind also innere Dichtungen und äußere Dichtungen, wo also die Welle durch das Gehäuse durchgeführt wird. Und zum Schluss quasi als Überleitung zu weiteren Lehrveranstaltungen, die dann also folgen, wenn Sie die besuchen möchten, zum Beispiel thermische Turbinen. 0:27:04 Da geht es also nochmal um die Charakteristik einer idealen Stufe, wie Sie das Betriebsverhalten aussehen. Das ist zum Beispiel eine verdichtete Pumpenstufe, sowie eine Turbinenstufe. Das ist also das Programm jetzt mal in aller Kürze. Sie finden dann eben auch Literaturhinweise, die ich hier mal zusammengestellt habe. Wir basieren eigentlich unsere Lehrveranstaltung hauptsächlich auf dem Traubel, thermische Promo-Maschinen. Dann gibt es weitere Literatur, die also auch recht gut lesbar ist, zum Beispiel Siegloch, Strömungsmaschinen, Wohlströmungsmaschinen. Das sind also Bücher, die also erschwinglicher sind als der Traubel, den sollten sie sich nicht kaufen, den gibt es in der Bibliothek, wenn sie wieder offen hat. Aber die anderen Bücher aus dem Vogel Verlag, die sind dann also für die Studenten erschwinglich, wenn sie es also erwerben wollen. 0:28:18 Wie gesagt, das verstehe ich eigentlich mehr als vertiefende Literatur, falls Sie da das eine oder andere noch mal nachlesen wollen. Ich habe mir große Mühe gegeben, dass vor allem in dem PDF-Dokument, was Sie dann nach der Vorlesung bereitgestellt bekommen, dass Sie dort etwas lesbares haben, was nach meinem Verständnis auch verständlich beschrieben ist. Gut, das wäre jetzt erst mal der Überblick und ich würde Sie jetzt fragen, wenn Sie jetzt keine weiteren Fragen haben, Sie können jetzt keine Fragen stellen, dann würde ich jetzt also direkt in die erste Vorlesung einsteigen. Bevor ich das tue, will ich noch darauf hinweisen, dass der Vorlesungsstoff dem entspricht, was wir in der Präsenzveranstaltung vermitteln würden. Ich habe das jetzt wirklich hier als PowerPoint. 0:29:40 Das ist einfach dem geschuldet, dass ich aktuell sieben Vorlesungen in der Woche habe. Und da muss man also auch mit seinen Kräften wirtschaften. Aber wie gesagt, Sie haben ein lesbares Dokument da noch. Was ich damit sagen will, wenn ich jetzt also hier diesen Vorlesungsstoff Ihnen präsentiere, dann brauchen wir dafür mit Sicherheit keine 90 Minuten, sondern das wird schneller gehen. Wenn wir also eine Präsenzvorlesung haben, dann wird natürlich eine Tafel beschrieben, dann wird abgewischt, diese Leiter wird im Raum umgegangen, dann werden Fragen beantwortet. Das findet ja hier nicht statt. die Vorlesung nicht unbedingt die volle Zeit von 90 Minuten dauern. Also schauen wir uns mal an den ersten Abschnitt. Zunächst mal die Lernziele für die erste Vorlesung der Veranstaltung. Hier geht es mir darum, dass Verständnis bekommen zur Abgrenzung einer Fluidenergiemaschine, in unserem Falle von einer Turbomaschine, von einer Kolbenmaschine. Eine Kolbenmaschine ist also ja auch eine Fluidenergiemaschine, aber wir haben es mit einem anderen Prinzip der Energieübertragung zu tun. 0:31:06 Das wollen wir uns heute ansehen und das ist also wichtig. Dann geht es darum, um den Grundaufbau von Turbomaschinen, das heißt also der Aufbau aus einzelnen Stufen. Was gibt es für Stufenbauarten? Und dann als ganz wesentliche Grundlage, die uns dann die ganze Zeit weiter verfolgen wird, weil wir es eben mit Änderungen von Geschwindigkeiten zu tun haben in Turbomaschinen, dass wir uns also hier ansehen charakteristische Geschwindigkeiten in Turbomaschinen. Das ist ganz ganz grundlegend und das muss man einmal verstanden haben und dann ist das die Grundlage für alles weitere. Das ist also die Zustellung für heute. Jetzt wollen wir erst mal die Turbomaschine charakterisieren. Eine Turbomaschine ist eine Fluidenergiemaschine. Eine Fluidenergiemaschine ist dadurch charakterisiert, dass wir eine Änderung der Energie haben. Energieformen haben wir also verschiedene, das ist also die stoffgebundene Energie, sprich also wenn wir uns den ersten Hartz-Satz ansehen, die Enthalpie. Dann haben wir die potenzielle Energie und die kinetische Energie. 0:32:40 Wir haben also eine Änderung der Energie eines Fluides und bei dem Fluid kann es sich also handeln um eine Flüssigkeit, einen Bass oder einen Dampf und wie realisieren wir diese Änderung der Energie durch Zufuhr oder abgabetechnische Arbeit. Das ist im Prinzip das, was hier steht, der erste Hauptsatz zur Thermodynamik einfach nochmal in Worte gefasst. Wenn wir die Turbomaschinen mal ansehen, dann wird also nach verschiedenen Kriterien unterteilt. Das erste Kriterium, das ist also die Dichteänderung des Fluides zwischen dem Ein- und dem Austritt. Wenn die Dichte fast konstant bleibt zwischen Ein- und Austritt, zwischen ein und aus. Dann sprechen wir also von einer hydraulischen Turbomaschine. Hier unten sehen Sie dann also typischerweise Beispiele. Das sind also Wasserturbinen, das sind natürlich Pumpen, Turbo Pumpen, aber es zählen auch dazu Ventilatoren, weil wir eben in einem Ventilator also eine geringe Druckerhöhung haben, sodass sich also die Dichte kaum ändert und wir zählen auch, ja das wäre es erstmal dazu, dann hätten wir also auf der anderen Seite die thermischen Tobemaschinen. Bei den thermischen Tobemaschinen haben wir also eine große Änderung der Dichte zwischen dem Ein- und dem Austritt. 0:34:31 Das sind also insbesondere thermische Turbinen, Dampf- und Gasturbinen sind also thermische Turbinen. Das sind aber auch Verdichter und Gebläse, die also der Druckerhöhung dienen. und da haben wir also hohe Druckdifferenzen oder Druckverhältnisse und deshalb ändert sich da also stark die Dichte. Das ist also die eine Unterscheidung. Die zweite Unterscheidung ist der Strömungsrichtung im Laufrad in der Meridianströmung haben in axialer Richtung ohne sehr starke Änderung des Geschwindigkeitsvektors, also vornehmlich in axialer Richtung entlang der Rotorachse, wie sie also hier sehen. Hier sind also die Schaufeln und das also hier so axtparallel oder nahezu achsparallel durch die Turbomaschine geht, die Strömung, dann sprechen wir also von Axialmaschinen. Wenn wir eine Umlenkung haben, das heißt also beispielsweise eine axiale Anströmung und so eine halbradiale Abströmung, dann sprechen wir also von Diagonalmaschinen und wenn wir jetzt also eine Umlenkung haben von der axialen Strömung in die radiale Strömung oder umgekehrt von der radialen in die axiale, dann sprechen wir von der Radialmaschine. 0:36:11 Das wäre jetzt nach der Durchströmung des Laufrades. Der Radialenschnitt eben heißt, das ist ein Längsschnitt durch die Turbomaschine. Dann hätten wir noch das dritte Unterscheidungskriterium. Das wäre also die Richtung der Energieübertragung. Und da ist es also so, wenn wir also von einer Kraftmaschine. Das sind ja also dann die Turbinen und wenn wir umgekehrt eine Energieübertragung haben, von der Turbomaschine, vom Laufrad auf die Strömung, um eine Druckerhöhung zu realisieren, wie in einer Pumpe und einem Verdichter, dann sprechen wir also von einer Arbeitsmaschine. Das ist also die Richtung der Energieübertragung. Bevor ich jetzt hier weitergehe, will ich Ihnen noch mal zu dem Thema axiale, diagonale, radiale Durchströmung ein Beispiel zeigen. 0:37:35 Ich habe jetzt hier bei mir auf dem Schreibtisch ein paar Schaufeln. Die würde ich Ihnen ganz gerne mal zeigen. Normalerweise würde ich die dann mal auch rum geben in der Vorlesung. Das geht natürlich jetzt nicht. Also das muss ich jetzt mal so machen. Mal zwei hier zumachen. Auch zumachen. Ich hoffe, dass das zu erkennen ist. Hier haben wir also eine Schaufel einer axialen Turbine. Das ist also eine Fluggasturbine und wir haben hier unten den Rotor verbunden. Wir haben jetzt hier also den scharfen Kanal und wir haben hier also eine axiale Durchströmung. 0:38:39 Das ist also so eine Axialmaschine. Bei einer Radialmaschine sieht es etwas anders aus. Das haben Sie vielleicht auch schon mal gesehen, wenn Sie mal einen Turbolader-Laufrad gesehen das ist also ein Turbinenlaufrad. Da ist es also so, dass wir hier eine radiale Anströmung der Schaufeln haben. Eine radiale Anströmung und dann eine Strömungsumlenkung und eine axiale Abströmung. Das ist dann also so ein radiales Laufrad. Sie finden gleich noch Beispiele, Bilder auch im Skript. Ich will Ihnen jetzt dazu ein paar Beispiele zeigen. Dann gehen wir mal wieder zurück. 0:39:50 Nachdem wir uns die grundsätzliche Einteilung der Laufräder uns angesehen haben, will ich Ihnen nun ein paar Beispiele zeigen. Hier nochmal zur Veranschaulichung dessen, was ich jetzt gerade versucht habe zu zeigen mit radialem Laufrad und axialem Laufrad. Das Bild sehen Sie dann also auch in dem Skript. wir also einen Schnitt durch eine Gasturbinenanlage. Dieses Schnittmodell, was was Sie hier also sehen, steht bei uns im Zentrum für Energietechnik. Das ist also das Gebäude im Campus mit dem Schornstein, dieses grüne Gebäude und dort betreiben wir also eine Gasturbinenuntersuchsanlage mit einer Leistung von 650 Kilowatt. Wir weisen also dann auch den Strom ins Campusnetz ein und nutzen die Wärme. Und neben unserer Gasturbinenanlage für Erklärungen haben wir also hier so ein Schnittmodell stehen. Und ich will Ihnen jetzt nicht das Prinzip der Gastrobenanlage erklären, aber ich will Ihnen jetzt hier schon mal zeigen, noch mal die Unterscheidung der Laufräder. 0:41:23 Hier haben wir also einen Radialverdichter, der hat also hier zwei Stufen, zu den Stufen komme ich jetzt noch. Wir haben also hier das Laufrad, das wird also axial hier angesteuert. angeströmt, dann hat es die Beschaffung eine bestimmte Profilform und dann also eine radiale Abströmung. Das wäre also jetzt typischerweise ein radiales Laufrad. Und dann wird also die Strömung, wir haben also den Druck erhöht durch die Zufuhr der technischen Arbeit und wird dann ja also umgelenkt, wird dann in zweite Stufe eingeführt, wieder axiale Anströmung, radiale Abströmung und hier am Austritt haben wir dann in unserem Falle also einen Druck von 9 bar und der Eintrittsdruck war also 1 bar. Das bloß als Beispiel zu diesen radialen Laufrädern. Solche radialen Laufräder gibt es wie gesagt auch bei Turbinen. Da ist die Strömungsrichtung umgekehrt. Warum das so ist, das gucken wir uns auch noch an. Dann ist hier die Brennkammer und jetzt haben wir hier die dreistufige Axialturbine. 0:42:30 Hier sehen Sie noch mal sehr schön, dass hier eine axiale Durchströmung der Beschaufelung stattfindet. Ich hatte Ihnen ja jetzt so eine Schaufel gezeigt, so eine Laufschaufel, die also jetzt hier in solchen roten Rücken steckt. Das wäre also dann eine axiale Laufbahn. Das also nochmal zur Erklärung dessen, was wir in dem Schema gesehen haben. Ich habe jetzt schon einen Begriff verwendet, das sind also die Stufen. Turbomaschinen bestehen in der Regel aus einzelnen Stufen. Eine Stiefe besteht also aus einem Laufrad mit den Laufschaufeln, die ja also rotieren und einer Leiteinrichtung beziehungsweise einem Leitrad mit Leitschaufeln, die feststehend sind. Das wäre jetzt also so eine Stufe. Es gibt Ausnahmen, wenn sie mal einfach auch an eine Windkraftanlage denken, dann haben sie dort nur einen Rotorblatt. 0:43:57 Also nur einen Rotor mit einzelnen Schaufelblättern. Da gibt es keine leit einrichtung das gleiche ist also der fall wenn sie jetzt mal eine kleine pumpe haben heizungspumpe oder sowas dann haben sie also auch nur laufrad aber in den meisten fällen in den meisten fällen haben wir also die turbo maschine aufgebaut aus einzelnen stufen Stufen. So jetzt wollen wir uns mal ansehen was eine Stufe ist. Hier sehen Sie also solche Schnittdarstellungen. Das sind also so Längsschnitte. Das wäre jetzt zum Beispiel eine Dampfturbinenstufe. Sie müssen sich bitte vorstellen hier unten, das sind die Laufschaufeln, die also über dem Umfang bestimmter anzahl vorhanden sind 60 oder wie auch immer dann haben wir hier davor die leitschaufeln das sind also feststehende schaufeln und unterhalb des bildes hat man also die rotationsachse so die feststehenden schaufeln die sind also im gehäuse befestigt ja die bewegen sich nicht, aber die Laufschaufeln, wie Sie es hier im vorangegangenen Bild gesehen haben, die sind also in der Welle befestigt, im Rotor. 0:45:25 Und hier dazwischen, das sind dann die Leitschaufeln. Also Laufschaufeln, Leitschaufeln, Laufschaufeln, Leitschrauberei. Drei Stufen. Erste Stufe, zweite Stufe, dritte Stufe. Hier also nochmal die Stufe und das wäre jetzt also eine Turbinenstufe sind immer die Leitschaufeln oder das Leitrad dem Laufrad vorgeschaltet in der Strömungsrichtung. Die Strömungsrichtung ist hier von links nach rechts, also die sind immer vorgeschaltet. Warum das so ist, das werden wir wenn wir uns mit der Energieumwandlung beschäftigen. Hier sehen sie jetzt also radial rechts diese Schaufelprofile. Die Schaufel hat einzelne Profile, die müssen über der Höhe nicht gleich sein. In der Regel sind sie nicht gleich. 0:46:41 Das sehen Sie hier und in den einzelnen Schnitten, das wäre jetzt der Innenschnitt hier, wenn Sie es hier schneiden würden, da hätten Sie diese Schaufelprofile. Dann wäre das der Mittelschnitt. Da hätten sie also diese Schaufelprofile und im Außenschnitt hätten wir also diese Schaufelprofile. Wenn wir diese Schaufelgitter, so wie das hier dargestellt ist. Hier unten ist das nochmal geschrieben. Also der Schnitt bei einem bestimmten Radius. Also was wir hier mitnehmen an der Stelle ist also bei der Turbine sind also die Leitschaufeln in Strömungsrichtung immer den Schaufeln vorgeschaltet in der Stufe. Und wir nehmen die Definition eines scharfen Gitters. eines Schaufelgitters. Hier an dieser Stelle ist mal ein Verdichter dargestellt. 0:48:09 Wir stoßen sich daran, dass hier noch ein Vorleitgitter ist. Das können wir jetzt mal ausblenden. Das hat also andere Gründe. Das ist also jetzt hier die Verdichterstufe und bei der Verdichterstufe ist es so, dass wir zuerst in Strömungsrichtung die Rahmen, das Laufrad und danach folgt das Leitrad mit den Leitschrauben. So, das ist also gerade umgekehrt bei der Verdichterstufe und bei der Pumpenstufe ist es also ebenso. Also bei der Arbeitsmaschine ist also immer die Leiteinrichtung dem Laufrad nachgeschaltet und bei der Kraftmaschine ist die Leiteinrichtung dem Laufrad vorgeschaltet. Zur Ergänzung, dadurch, dass Sie hier nur axiale Stufen sehen, hier nochmal Radialstufe, so wie wir es auch hier auf dem Bild vorher haben, auf dem Foto. 0:49:07 Und hier haben wir also das Laufrad wird die Strömung, die meridianen Strömung, also die Durchströmung umgelenkt in die radiale Richtung und strömt dann also hier radial ab. Das wäre also ein Radialverdichtungsstil und danach ist also jetzt hier angeordnet die Leiteinrichtung. Ebenso wie hier, erst Laufrad und dann Leiteinrichtung. Ich kann nochmal zurückgehen, da sehen wir das auch nochmal hier bei diesem zweistufigen Verdichter. Wir haben hier das Laufrad, die Strömung am Ausflug aus dem Laufrad hat also hier eine kinetische Energie durch die zuvor technische Arbeit und jetzt ist es ja so, dass wir diese kinetische Energie wieder umwandeln wollen in stoffgebundene Energie. Das heißt also wir wollen ja eine Druckerhöhung realisieren und deshalb ist dann also hier an dieser Stelle nachgeschaltet also eine Light Einrichtung zu realisieren und dann geht es wieder zurück in die nächste Stufe. 0:50:33 Und hier sehen wir das auch nochmal, kann ich weiter blättern. Und es ist so, dass in einer Stufe, das werden wir dann also erkennen lernen, kennenlernen nur eine begrenzte Energieübertragung möglich ist. Insofern muss man also bei Turbomaschinen großer Leistung viele Stufmaß führen, um letztlich die Energieübertragung zu realisieren. Das sehen wir also hier an diesem Beispiel. Sie haben gesehen bei der kleinen Gasturbine, da hatten wir also eine zweistufige und eine dreistufige Turbine. Hier bei Dampfturbinen findet man, die also auch größere Leistungen haben, viel mehr Stufen. Das ist jetzt hier vielleicht ein bisschen schlecht zu erkennen. Ein Lenz stellt durch eine Dampfturbine, die aus einer Hochdruckturbine besteht, da haben wir einen Lager dazwischen, und dann haben wir hier eine kombinierte Mitteldruck-Wiederdruckturbine. 0:51:45 Und hier ist es so, dass in der Hochdruckturbine die Stufen, die Strömung tritt hier an dieser Stelle ein. An dieser Stelle der Strömungskanal erweitert sich durch die Expansion. Und wir haben dann also hier viele, viele Stufen. Dann geht die Strömung in den Mitteldruckteil. Das wäre also dann hier die Einströmung. Die Strömung dann durch die Stufen der Mitteldruckturbine. noch mal erst die Leiteinrichtung und dann anschließend das Laufrad und dann geht es dann hier also in die Niederdruckturbine und hier sehen sie das etwas deutlicher. Die blauen Schaufeln, die hier also zu sehen sind, das sind also die Leitschaufel einer Gasturbine. Da muss ich jetzt rausgehen. 0:53:04 So, also das so eine Leitschaufel einer Gassurbine. Sie sehen also an beiden Enden, dass diese Schaufeln dann eingehangen werden in bestimmte Nuten, die sich also im Gehäuse befinden und damit sind sie Im Unterschied dazu hat also so eine Laufschraube einen Fuß, muss aber keinen Fuß haben, kann auch direkt mit dem Rotor verbunden sein. Und setzt sich also auf den Rotor. solche Längsschnitte zeigt, dass man sich das vorstellen kann. Deshalb habe ich mir Mühe gegeben, Ihnen auch mal so eine 3D-Darstellung zu zeigen, das vor dem Fonds, damit Sie sich das vielleicht ein bisschen besser vorstellen können. So, jetzt haben wir also diese vierstufige Ausführungen. Und jetzt will ich Ihnen nochmal, nachdem wir das also geklärt haben, diese Bilder finden Sie dann also auch im PDF-Dokument im Skript. 0:54:41 Beispiele zeigen von Droger Maschinen. Einfach um Ihnen zu zeigen, wie groß die Vielfalt von Drohungmaschinen ist. Und wie unterschiedlich sie aufgebaut oder wie unterschiedlich sie aussehen. Ich will jetzt nicht auf jedes Bild eingehen. Hier haben wir also Wasserturbinen. Bei den Wasserturbinen haben wir also ein Pelton-Laufrad, erinnern Sie sich bitte, wir haben eine Leiteinrichtung vorgeschaltet und dann haben wir ein Laufrad. Hier haben wir also bei dieser Pelton-Turbine eine tangentiale Anströmung unseres Laufrades, also beispielsweise ein Sehnsuchtlaufrad und davor sind also hier solche Düsen. Die Düsen sind quasi die Leiteinrichtung und danach folgt also hier das laufrad dann haben wir hier ja dann haben wir das wäre jetzt das pelton laufrad jetzt schauen wir uns mal eine französische gene an der französischen Ja, hier. Da hätten wir also hier so einen Ringraum, in dem die Strömung zugeführt wird, dem Laufrad und da ist hier also dazwischen im Gehäuse eine Leiteinrichtung befestigt und und die Leitschaufel und dann geht es also jetzt hier von der radialen Richtung in die diagonale Richtung, aber es kann auch axiale Abstimmung sein. 0:56:33 Das wäre also eine Francis-Turbine. Die Kaplan-Turbine ist immer das nochmal Schöne. Da haben wir hier so einen Ringraum, da wird also die Strömung zugeführt. Hier an dieser Stelle befinden sich also die Leitschaufeln. Und dann haben wir hier eine axiale Durchströmung unseres Naufahres. Das wäre also eine Kaplan-Turbine. Das wären jetzt mal Wasserturbinen. Bei Wasserturbinen, Sie sehen hier noch mal ein Diagramm zur Einordnung. Das wird uns dann also auch noch mal wiederkehren. Und zwar in dem Zusammenhang, man muss sich ja die Frage stellen, baue ich denn jetzt ein radiales Radfahrt oder ein diagonales oder ein axiales. Da gibt es bestimmte Kriterien und hier sind auch mal für meinen Hinweis, wir sehen hier also die Fallhöhe. 0:57:50 Das ist ja also das Maß für die Druckdifferenz ausgedrückt in einer Höhe der Flüssigkeitssäule. Und da sehen wir also, dass die Pelton-Laufräder, dann die Francis-Laufräder, bei Pressel spezifischen Drehzahlen dann die Kaplan-Laufräder. Die spezifische Drehzahl, das wird uns auch noch mal wiederkehren, ist also auch eine Kenngröße, die wird also kaum angegeben, die spezifische Drehzahl angegeben. Da steckt also drin der Volumenstrom und die Pfannehöhe. Da gibt es schon mal einen Hinweis, dass also die Laufräder, die Laufradform sich danach richtet, was wir für Volumenströme haben und was wir für Energieumwandlung im Laufraum haben. Da verlassen wir jetzt mal die Wasserturbinen und hier sehen wir also eine eingehäusige Industriedampfturbine kleiner Leistung. 0:59:35 Auch hier in diesem Bild oben, dieser ganze Mechanismus, das sind also die Dampfventile, also Regelventil, Schnellschlussventil. Da wird also der Dampf zugeführt und durchströmung der Turbine im Achs parallel haben. Ein weiteres Beispiel sind jetzt hier große Dampfturbinen. Hier in dem Fall ist das eine Turbine der 900 Megawatt Leistungsklasse. Das ist die Turbine, die man sich im Kraftwerk in Lippendorf bei Leipzig befindet. Diese Großdampfturbinen sind dann auch unterteilt in einzelne Teilturbinen, Hochdruckturbinen, Mitteldruckturbinen, dann die Neuroturbinen. Stufen. Also sehr viele Stufen, um die Energieumwandlung zu realisieren. Hier als nächstes Beispiel, wie gesagt, das soll jetzt nur ein Überblick sein, um Ihnen noch einen Eindruck zu vermitteln von der Vielfalt der Turbomaschinen. Hier also eine Gasturbine, eine Gasturbine in Schwerbauweise, wie wir sie also als kraftwerksgasturbine finden. Sie hatten vor uns gesehen diese kleine gasturbine die wir im zentrum für energietechnik betreiben hier das ist also eine großgasturbine der 200 megawatt klasse und das ist also die Druckerhöhung der angesagten Luft realisiert. 1:01:44 Und dann anschließend, das sind also über 15 bis 20 Stufen üblicherweise. Bei modernen Maschinen warten auch weniger Stufen, heute 13 vielleicht. Und dann geht es also die Luft in die Wannkammer, hier wird Heißgas erzeugt und dann wird das Heißgas entspannt hier in dieser vierstufigen Gasturbine. Beide sitzen hier also auf einer Welle, die Turbine und der Verdichter und ein Teil der Turbineleistung wird also dafür benötigt, um den Verdichter anzutreiben. zu treiben. Ein weiteres Beispiel sind also Gasturbinen-Flugantriebe. Das ist ja der heute am weitesten verbreitete Antrieb von Luftfahrzeugen. Und hier also ein Zweistromtriebwerk und da finden wir also auch Gasturbinen. Ich will jetzt hier nicht auf das Prinzip im Einzelnen, aber vielleicht zur kurzen Erklärung. 1:02:55 Wir haben also hier, wenn sie vom Triebwerk stehen, dann sehen sie also diese langen Schaufeln. Das ist also der Tablaser oder der Fan. Hier tritt also die Luft ein. Dieser Fan, der wird also hier angetrieben von der Niederdruckturbine und die Luft, die also jetzt hier vor verdichtet wird, ein Teil tritt dann also hier in das Kerntriebwerk ein, wird dann also weiter verdichtet, wird hier eine Brennstoffzubeführ und so weiter in die Rückdruck- und Niederdruckturbine angetrieben Dann im Anschluss hier also die Schubdüse und ein zweiter Teil, der also hier vorbeigeht, ein Kerntriebwerk, der wird also in dieser Schubdüse dann ausgestoßen zum Antrieb des Flugzeuges. Diese zwei Sturmtriebwerke wendet man an, um hohe Schubwirkungsgrade zu erreichen und gleichzeitig hohe Schutzleistungen. Wenn sie das interessiert, ist das also dann ein Thema für weiterführende Lehrveranstaltungen. Aber was ich hier damit zum Ausdruck bringen möchte, dass wir es hier eben auch mit Turbomaschinen zu tun haben im Flugtriebwerk, mit Verdichtern und mit Turbinen, mit thermischen Turbinen. So, dann, ich will Sie jetzt hier nicht langweilen, aber ich will das hier noch zu Ende bringen. 1:04:33 Wir haben es natürlich auch mit vielfältigen Pumpen zu tun. Hier Kesselspeisepumpe in einem Kraftwerk. Das ist also eine hydraulische Tonemaschine. Hier also eine mehrstufige Kesselspeisepumpe, radiale Bauart. Hier wird also die Flüssigkeit des Wasser tritt also hier ein. Hier an dieser Stelle sehen Sie, das sind also radiale Laufräder. Nach der Druckerhöhung wird die Strömung zurückgeführt über den Rückführkanal in die nächste Stufe. Und so haben wir es hier mit der 1, 2, 3, 4-stufigen Kesselspeisepumpe zu tun. Und nochmal das Laufrad und danach nach dem Laufrad sind dann also diese Leiteinrichtungen nachgeschaltet. Axialverdichter, weiteres Beispiel, Strömung tritt hier ein und wird also hier die Luft in dem Fall verdichtet und die verdichtete Luft tritt dann also hier aus, also axiale Stufen eines Verdichters und auf der rechten Seite also ein vierstufiger Radialverdichter. Sieht so ähnlich aus wie die Pumpe, die wir gerade gesehen haben, mit dem Unterschied, dass wir es hier eben mit einer thermischen Drogemaschine zu tun haben und bei der thermischen Turbomaschine haben wir also auch eine Änderung der Wachzahl. 1:06:06 Ein weiteres Beispiel ist der Abgas-Turbolader. Das ist also ein Abgas-Turbolader für Dieselmotoren und Gasmotoren. Größere Motoren sind das, die auch in der Energieversorgung eingesetzt werden oder zum Beispiel auf Schiffen als Antrieb. Also da wo ich einen aufgeladenen Motor habe und da ist also so ein Turbolader vorgeschaltet, was bei uns in der Nähe hergestellt wird in Bannewitz beim Kompressorenbau Bannewitz und hier sehen sie noch mal sehr schön hier ist also das Verdichterlaufrad axiale Anströmung, radiale Abströmung und hier dazwischen nochmal die Neitschaufel. Und dann die Abgase des Motors, die treten dann also hier in dieses Spiralgehäuse ein und durchströmen dann die Radialturbine, in dem Fall ist es eine Radialturbine, radiale Anströmung, axiale Abströmung und dann geht es nach außen. So und last but not least noch ein kurzer Blick auf die Windkraftanlagen. Bei Windkraftanlagen hat es also eine rasante Entwicklung gegeben. Hier sind mal ein paar ältere Zahlen. Die Leistungen gehen weiter in die Höhe, insbesondere eben bei Offshore-Anlagen, die draußen im Meer stehen. 1:07:45 Also da hat sich eine gewaltige Entwicklung vollzogen. Hier in dem Fall fast 10 Megawatt. Sehr großer Rotor-Durchmesser und auch sehr hohe Türme. Wir werden uns also dann in einem der nächsten Kapitel mal mit der Energieumwandlung in solchen Windkraftanlagen beschäftigen. Es ist ein bisschen anders als bei den Turbomaschinen, die ich Ihnen bisher gezeigt habe. Die Auslegung, da gibt es also diese Tragflügel-Theorie, die wir uns dann also ansehen möchten. Damit habe ich jetzt also mal so einen generellen Überblick gegeben über die und sie werden mir bestimmt jetzt glauben, dass es also auch die Togomaschinen noch eine Weile geben wird, dass sie also eine Perspektive haben und nicht nur die Pumpen und die Verdichter, sondern eben auch die Turbomaschinenstufen zu sprechen kommen und vor allem den Unterschied herausarbeiten zwischen einer Kolbenmaschine und einer Turbomaschine. 1:09:29 Bei einer Kolbenmaschine, beginnen wir mal so, haben wir ja einen Verdränger und das ist das grundprinzip das kann also ein oszillierender verdränger sein ein kolben auf den also ein eine druckkraft wirkt aber das kann auch ein umlaufender Schraubenexpander oder Schraubenverdichter. Da habe ich so einen umlaufenden Kolben. Oder umlaufenden Verdränger. So ist es besser. Das Grundprinzip ist bei der Kolbenmaschine, dass eine Kraftwirkung erfolgt auf den Verdränger und damit also die Maschine im Falle der Kraftmaschine angetrieben wird, beziehungsweise wenn ich eine Arbeitsmaschine habe, dann ist es also umgekehrt, dass ich also technische Arbeit zuführe und durch diese Druckwirkung die Fluidenergie erhöhe. Bei einer Turbomaschine ist es anders. Da haben wir das Strömungsprinzip und das Strömungsprinzip besagt, dass wir Änderungen haben der Strömung in Betrag und Richtung. Das ist das Prinzip der Energieübertragung bei Turbomaschinen. Das heißt also wir haben es mit Strömungsumlenkungen zu tun, die dann entsprechende Kraftwirkungen erzeugen und wir haben es zu tun mit Änderung der Strömungen auch im Betrag. Also das ist der Unterschied, den wir dann also im folgenden uns mal genauer ansehen möchten. Strömungsprinzip und Verdrängerprinzip. 1:11:42 So und um dieses Strömungsprinzip zu verstehen, müssen wir uns also an der Stelle noch mal die Grundgleichung der Kinematik ansehen. Wir haben hier unten auf der rechten Seite mal abgebildet ein Laufrad. Laufrad, ein Laufrad das rotiert also in dem Falle entgegen dem Uhrzeigersinn. Und hier haben wir also rot gekennzeichnet einen Punkt am Laufrad. Sie müssen sich vorstellen, wir haben also die Welle, dann haben wir in dieser Welle die Laufschaufeln sitzen und wir betrachten jetzt einen beliebigen Punkt an unserer Laufschraube. Dieser Punkt rotiert mit einer Umfangsgeschwindigkeit U. Die Rotation ist also hier entgegen dem Uhrzeigersinn, also haben wir eine Umfangsgeschwindigkeit c. C ist die absolut Geschwindigkeit d. Und die Grundgleichung der Kinematik besagt also, dass die Umfangsgeschwindigkeit eines Punktes mit Abstand r von der Drehachse plus diese Relativgeschwindigkeit des Fliegens. 1:13:44 Sie können sich das noch mal vorstellen, wenn Sie jetzt beispielsweise, ja Sie stehen jetzt und Ihnen bläst jetzt der Wind in den Rücken, dann befinden sich im Absolut-System. Wenn Sie sich jetzt aufs Fahrrad setzen, dann sind Sie im Relativ-System. Und da werden Sie feststellen, dass sich also diese Windgeschwindigkeit also ändert, beziehungsweise sogar die Richtung. Also das ist also ganz wichtig absolut geschwindigkeit ist immer umfangsgeschwindigkeit plus relativ geschwindigkeit und dass wir uns immer wieder begegnen und als nächstes was war an der stelle eben auch festlegen müssen. Wir hatten ja gesehen, dass die Stufen, dass wir also da das Leitrad haben und das Laufrad und hier an dieser Stelle will ich schon mal vorausschicken eine Vereinbarung zu den Bilanzebenen der Turbomaschinenstufe, die wir also im Rahmen dieser Lehrveranstaltung verwenden. 1:15:17 Und das wird uns auch immer wieder klären, diese Bilanzebenen, nach der Strömungsrichtung wählen wir die. Es gibt auch andere Möglichkeiten, diese Bilanzebenen festzulegen, das werden Sie also auch in der Literatur finden, zum Beispiel nach dem Energieniveau, da muss man also ein bisschen aufpassen. Wir wollen uns jetzt hier an der Stelle im Rahmen der Lehrveranstaltung auf die Bezeichnung der Bilanzebenen nach der Strömungsrichtung festlegen. Das heißt also bei einer Turbinenstufe haben wir die Leiteinrichtung ist bei uns 0, die Bilanzebene 0. Der Austritt aus der Leiteinrichtung und Eintritt in das Laufrad ist die Bilanzebene 1. Und der Austritt aus dem Laufrad ist die Bilanzebene 2. 1:16:16 Wenn wir jetzt eine Verdichtung oder Pumpenstufe haben, dann hatten wir ja gesehen, dann haben wir also das Laufrad der Leiteinrichtung gegeschaltet in Strömungsrichtung und da bezeichnen wir auch wieder den Eintritt in das Laufrad mit 1 und den Austritt aus dem Laufrad mit 2. Und dann ist also der Austritt aus der Leiteinrichtung die Bilanzebene 2 ist also immer der Austritt aus dem Laufrad. Wie gesagt, es gibt auch andere Bezeichnungen, aber wir Es sei abschließend angemerkt, dass es auch bei genauerer Betrachtung der Strömung erforderlich ist, weitere Bilanzebenen einzuführen. Wie das also hier dargestellt ist, das will ich aber nur am Rande sagen. Nicht, dass sie dann sagen, wenn sie eine weitere Lehrveranstaltung haben, wie zum Beispiel thermische Turbinen. Wir haben dann weitere Bilanzsebenen und sagen, ich habe das ganz anders kennen gelernt. Wir wollen jetzt im Rahmen der Grundlagen Turbomaschinen wollen wir ja erstmal ein paar Grundlagen legen und wenn wir also dann die Strömung uns genauer ansehen mit entsprechenden Minderumlenkungen und Stößen. 1:18:05 Hier haben Sie also ein Radiales Laufrad. Hier ist die Eintrittskante, hier ist die Austrittskante. Wenn man jetzt die Strömung genauer analysiert, vor dem Eintritt in das Laufrad und dann im Laufrad, nach der Eintrittskante, kann es erforderlich sein und das ist also bei Verdichtung und Hinten macht man das häufig, dass man dann weitere Bilanzebenen einführt. Genauso hier am Ausdruck aus dem Laufrad, wo die Strömung dann auch nicht mehr hundertprozentig der Profilform folgt, dann ist es also erforderlich, um hier die Verluste dann entsprechend zu quantifizieren, dass man dann weitere Bilanzübungen einführt. 1:18:51 Aber das an der Stelle nur am Rande. Gut, damit bin ich jetzt erst mal am Ende der ersten Vorlesung. Und wie gesagt, bitte schauen Sie sich das nochmal an. Die Unterlagen, die stelle ich jetzt gleich ins OPAL. Ich kann jetzt erstmal hier rausgehen. Die Unterlagen stelle ich also ins OPAL als PDF-Dokument. Und wenn Sie Fragen haben und damit nicht zurechtkommen, dann melden Sie sich bitte. Am besten eben schriftlich, weil es nicht anders geht. Und dann können wir also auch zu Beginn der nächsten Lehrveranstaltung die Fragen beantworten, beziehungsweise dann eben auch im Rahmen der Übung, wenn sie nicht eine Woche warten wollen. 1:19:48 Gut, dann bedanke ich mich für ihre zahlreiche Teilnahme. Ich sehe jetzt hier also 62 Teilnehmer, das ist also sehr erfreulich und hoffe also dass sie mit den unterlagen gut zurechtkommen und dann würden wir uns also in diesem format dann nächste woche wieder hören danke fürs zuhören machen sie es gut Dieses Projektor ist mit einem kostenlosen Verkauf für den NON-Kommerzial-Anbau hergestellt. Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. Dieses Projekt wird mit freier Version für nicht-verkaufsbezahlte Nutzung produziert. Created with free version for non-commercial use. Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. und dieses Projektor wird mit einem kostenlosen Produkt für den NON-Kommerzial-Anbau produziert. 1:21:24 Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. und dieses Projekt wird in den nächsten Monaten eröffnet. Vielen Dank. Created with free version for non-commercial use. Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. Es gibt auch andere Versionen, die mit freier Version für nicht-verkaufsbezahlte Nutzungen erarbeitet werden. Diese sind die Versionen, die mit freier Version für nicht-verkaufsbezahlte Nutzungen erarbeitet werden. Diese sind die Versionen, die mit freier Version für nicht-verkaufsbezahlte Nutzungen erarbeitet werden. Diese sind die Versionen, die mit freier Version für nicht-verkaufsbezahlte Nutzungen erarbeitet werden. Das ist eine gute Frage. 1:22:05 Ich habe noch eine Frage. Ich habe noch eine Frage. Ich habe noch eine Frage. Ich habe noch eine Frage. Ich habe noch eine Frage. Ich habe noch eine Frage. Ich habe noch eine Frage. Ich habe noch eine Frage. Ich habe noch eine Frage. Ich habe noch eine Frage. 1:22:25 Ich habe noch eine Frage. Ich habe noch eine Frage. Ich habe noch eine Frage. Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. Created with free version for non-commercial use. Untertitelung abgesehen von Untertiteln von SWR Dieses Projekt wurde mit der Freiversion für nicht-verkaufsbezahlte Nutzungen entwickelt. Created with free version for non-commercial use. Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. Und das ist die Version, die wir für den Non-Commercial-Use hergestellt haben. 1:23:33 Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. Created with free version for non-commercial use. Untertitel der Amara.org-Community Es gibt auch andere Möglichkeiten, dieses Modell zu verwenden. Dieses Modell ist für den Anbau von neuen Modellen geeignet. Dieses Modell ist für den Anbau von neuen Modellen geeignet. Dieses Modell ist für den Anbau von neuen Modellen geeignet. Dieses Modell ist für den Anbau von neuen Modellen geeignet. Dieses Modell ist für den Anbau von neuen Modellen geeignet. 1:24:14 Dieses Modell ist für den Anbau von neuen Modellen geeignet. und Commercial Use. Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. und dieses Projektor ist für die Ausstellung von neuen Projektoren geeignet. Die Projektoren werden mit der Freiversion für den NON-Kommerzial-Anbau produziert. Die Projektoren werden mit der Freiversion für den NON-Kommerzial-Anbau produziert. Die Projektoren werden mit der Freiversion für den NON-Kommerzial-Anbau produziert. Die Projektoren werden mit der Freiversion für den NON-Kommerzial-Anbau produziert. Die Projektoren werden mit der Freiversion für den NON-Kommerzial-Anbau produziert. Die Projektoren werden mit der Freiversion für den NON-Kommerzial-Anbau produziert. 1:24:49 Das ist eine gute Frage. Dieses Projekt wurde mit der Freiversion für Non-Commercial-Spiele und die Freiversion für Created with free version for non-commercial use. Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. Dieses Modell wurde mit einem kostenlosen Verkauf für nicht-verkaufsbezahlte Nutzer geschaffen. Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. Dieses Modell wurde mit einem kostenlosen Verkauf für nicht-verkaufsbezahlte Nutzer geschaffen. Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. und dieses Projektor ist für die Ausstellung von neuen Komponenten geeignet. 1:26:27 Die Komponenten werden mit dem Komponenten-Projektor und der Komponenten-Kontrolle verbunden. Die Komponenten-Kontrolle wird mit dem Komponenten-Projektor und der Komponenten-Kontrolle verbunden. Die Komponenten-Kontrolle wird mit dem Komponenten-Projektor und der Komponenten-Kontrolle verbunden. Created with free version for non-commercial use. Untertitelung abgesehen von Untertiteln von SWR Dieses Projektor ist mit einem kostenlosen Verkauf für den NON-Kommerzial-Anbau hergestellt. Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. 1:27:17 und dieses Projekt wird in den nächsten Monaten eröffnet. Vielen Dank. Created with free version for non-commercial use. Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. Dieses Projektor ist mit einem kostenlosen Verkauf für den NON-Kommerzial-Anbau hergestellt. Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. Dieses Modell wurde mit einem kostenlosen Verkauf für nicht-verkaufsbezahlte Nutzer geschaffen. Das ist eine gute Frage. und dieses Projektor wird mit einem neuen, freien Modell für den Non-Commercial-Use entwickelt. 1:28:21 Created with free version for non-commercial use. Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. und dieses Projektor wird mit einem neuen, freien Projektor für den Non-Commercial-Use Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. Created with free version for non-commercial use. Das ist eine gute Frage. Und das ist die Lösung. und Commercial Use. Das ist eine gute Frage. 1:29:36 Dieses Projektor ist mit einem kostenlosen Verkauf für den NON-Kommerzial-Anbau hergestellt. Das ist eine gute Frage. Und das ist die Lösung. Created with free version for non-commercial use. Das ist eine gute Frage. Created with free version for non-commercial use. Das ist eine gute Frage. Dieses Projektor ist mit einem kostenlosen Verkauf für den NON-Kommerzial-Anbau hergestellt. Das ist eine gute Frage. Dieses Projekt wird mit der Freiversion für nicht-verkaufsbezahlte Nutzer geschaffen. 1:31:09 Created with free version for non-commercial use. Das ist eine gute Frage. und dieses Projektor wird mit einem kostenlosen Produkt für den NON-Kommerzial-Anbau produziert. Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. Created with free version for non-commercial use. Dieses Video ist für Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich. Dieses Video ist für Untertitelung aufgrund der Audioqualität nicht möglich.