Ingenieurwissenschaften Strömungslehre – Turbomaschinen
Karteikarten zum Thema „Ingenieurwissenschaften“ · 15 Karten · von atrio. Beispiele: Was definiert eine Turbomaschine? · Wie lautet die Euler'sche Turbomasch…
Karten
15 KartenWas definiert eine Turbomaschine?
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Eine Strömungsmaschine mit rotierendem Schaufelrad, die durch Umlenkung und/oder Beschleunigung der Strömung Energie zwischen Fluid und Welle überträgt.
Wie lautet die Euler'sche Turbomaschinengleichung für die spezifische Arbeit?
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Y = u₂·c_u₂ − u₁·c_u₁; sie verknüpft Umfangsgeschwindigkeiten u und absolute Umfangsgeschwindigkeiten c_u an Ein- und Austritt.
Was beschreibt der Reaktionsgrad ρ einer Turbinenstufe?
Rückseite
Verhältnis der statischen Enthalpiedifferenz im Rotor zur gesamten Enthalpiedifferenz der Stufe; ρ = 0: Impulsstufe, ρ = 0,5: symmetrische Reaktionstufe.
Wodurch unterscheiden sich Impuls- und Reaktionsturbinen konstruktiv?
Rückseite
Impulsturbine: Druckabfall nur im Stator, Rotor nur Umlenkung. Reaktionsturbine: Druckabfall auf Stator und Rotor verteilt, Rotor wirkt als Düse.
Was besagt die spezifische Drehzahl n_q über eine Turbomaschine aus?
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Dimensionslose Kennzahl n_q = n·√Q / H^0,75; klassifiziert Bauart: niedrige n_q → Pelton/Francis, hohe n_q → Kaplan/Axialverdichter.
Welche drei Hauptverlustmechanismen mindern den hydraulischen Wirkungsgrad?
Rückseite
Reibungsverluste an Wand und Schaufeln, Umlenkverluste durch Strömungsablösung, Stoßverluste bei inkidenter Anströmung außerhalb des Auslegungspunkts.
Was ist Kavitation und bei welchem Druck tritt sie auf?
Rückseite
Dampfblasenumsetzung bei lokalem Druck p ≤ p_Dampf(T); führt zu Materialerosion, Vibrationen und Leistungsabfall – kritisch bei Saugrohren und Pumpenlaufrädern.
Wie wird der Thoma-Kavitationskoeffizient σ definiert?
Rückseite
σ = (p_ein − p_Dampf) / (ρ·g·H); verfügbare NPSH geteilt durch Fallhöhe; σ < σ_kritisch → Kavitation.
Was kennzeichnet das Phänomen 'Pumpenanlauf' (Surge) bei Verdichtern?
Rückseite
Instationäre, großräumige Massenstromschwankung bei zu geringem Durchfluss; System arbeitet links der Anlaufgrenze im Kennfeld – Gefahr mechanischer Schäden.
Wodurch entsteht 'Schaufelabreißen' (Stall) im Verdichter?
Rückseite
Lokale Strömungsablösung an Schaufelsaugseite bei zu großem Anstellwinkel; Vorstufe zu Surge, begrenzt das stabile Arbeitsfeld nach links.
Was zeigt das Kennfeld einer Kreiselpumpe (H-Q-Kurve) an?
Rückseite
Förderhöhe H über Volumenstrom Q bei konstanter Drehzahl; fällt meist monoton ab; Schnitt mit Anlagenkennlinie = Betriebspunkt.
Wie berechnet sich der Strömungskoeffizient φ einer axialen Stufe?
Rückseite
φ = c_m / u; Verhältnis meridionaler Geschwindigkeitskomponente zur Umfangsgeschwindigkeit; typisch 0,4–0,8 für Axialverdichter.
Was besagt der Belastungskoeffizient ψ (Stage Loading Coefficient)?
Rückseite
ψ = Y / u² = Δh_t / u²; misst spezifische Arbeit pro Stufe relativ zur kinetischen Energie der Schaufelspitze; typisch 0,3–0,5.
Warum werden mehrstufige Axialverdichter mit Statorleitschaufeln gebaut?
Rückseite
Statoren wandeln kinetische Energie in Druckenergie um, leiten Strömung auf nächste Rotorreihe ein und ermöglichen Druckverhältnisse > 1,2 pro Stufe.
Was versteht man unter 'Auslegungspunkt' (Best Efficiency Point) einer Turbomaschine?
Rückseite
Betriebspunkt mit maximalem Gesamtwirkungsgrad; hier stimmen Anströmwinkel mit Schaufelgeometrie überein, Stoßverluste sind minimal.