Kaltluftturbine

An der 1,5-stufigen Kaltluftturbine werden sowohl Kennfeld-Messungen bei gleichzeitiger Bestimmung des Wirkungsgrades als auch detaillierte Feldmessungen mit stationären und zeitlich hochauflösenden Sonden hinter den einzelnen Schaufelreihen durchgeführt. Zurzeit werden zwei Vorhaben am Turbinenprüfstand bearbeitet. Während in dem auslaufenden Projekt neue Schaufeldesigns mit Seitenwandkonturierungen in Kombination mit einem 3D-Schaufeldesign untersucht worden sind, werden im aktuellen Vorhaben diese Schaufeldesigns auf ihre Robustheit gegenüber aerodynamischen und fertigungsbedingten Abweichungen hin untersucht.

Technische Daten

Zustandsgrößen im Auslegungspunkt:

  • Eintrittsdruck (total): 1,65 bar
  • Eintrittstemperatur (total): 56 °C
  • Luftmassenstrom: 8,0 kg/s
  • Drehzahl: 3.500 1/min
  • Leistung: 165 kW

Die Luftversorgung erfolgt über die GHH-Verdichteranlage des Instituts.

Geometrie:

  • Stufenzahl: 1,5
  • Schaufelzahl Leitrad 1: 33
  • Schaufelzahl Laufrad: 44
  • Schaufelzahl Leitrad 2: 66
  • Außendurchmesser: 600 mm
  • Nabenverhältnis: 0,817
  • Schaufelhöhe: 55 mm

Technische Einrichtungen

  • Fliegend gelagerte Drehmomentmessnabe zur Bestimmung des Drehmoments und der Wellenleistung (Messung ohne Einfluss der Lagerreibung)
  • Venturirohr nach DIN 5167 zur Massenstrombestimmung

Untersuchungsgebiete

  • Sekundärströmungsuntersuchungen
  • Axialspaltvariation
  • 3D-Schaufelgestaltung
  • Konturierte Leitrad-Seitenwände
  • Laufrad / Leitrad-Wechselwirkung

Messtechnik

  • Feststehende Sondenrechen am Eintritt und um 360° traversierbare Sondenrechen am Austritt zur Messung von Totaldruck, Totaltemperatur und Anström- bzw. Abströmwinkel
  • Stationär messende Sonden: Fünflochsonde und Dreilochsonde
  • Zeitlich hochauflösende  Sonden: 3D-Hitzdrahtsonde und instationäre Totaldrucksonde
  • Statische Profildruck-Messbohrungen auf den Schaufeln von Leitrad 1 und Leitrad 2
  • Grenzschichtrechen am Eintritt
  • Statische Wanddruckbohrungen am Eintritt und Austritt an Nabe und Gehäuse

Prüfstandsaufbau (im Umbau)

1: Eintrittsschieber, 2: Regelabzweig, 3: Notaus-Klappe, 4: Venturi-Rohr, 5: Beruhigungskessel, 6: 1,5-stufige Turbine, 7: Abströmgehäuse, 8: Wirbelstrombremse