Radialverdichter für Brennstoffzellen

  Radialverdichter

Das Ziel dieses Radialverdichter-Prüfstands ist die experimentelle Verifikation eines systemwirkungsgrad-optimal ausgelegten Brennstoffzellen-Turboladers unter reynoldszahlähnlichen Bedingungen.

 

Technische Daten

  1. Antriebsleistung: 900 kW
  2. Maximale Drehzahl: 50.400 U/min
  3. Eintrittsdruck: 0,25 ... 1,5 bar
  4. Maximaler Austrittsdruck: 6,5 bar
 

Aufbau

Der Prüfstand wird mit Hilfe eines 900-kW-Asynchronmotors angetrieben, wobei die rotierende Antriebswelle mit Hilfe von Gleitlagern radial fixiert wird. Mittels eines zwischengeschalteten Planetengetriebes können Drehzahlen von über 50.000 U/min erreicht werden.

Turbolader, die zur Luftversorgung in Brennstoffzellensystemen zum Einsatz kommen, müssen bei äußerst geringen Luftströmen ein vergleichsweise hohes Stufendruckverhältnis erzielen. Die erstere Eigenschaft führt dazu, dass die Abmaße des Turboladers grundsätzlich klein ausfallen.

Eine Strömungssichtbarmachung ist in den meisten Fällen dann nicht mehr möglich ist, da auch die kleinsten Sonden nicht mehr in die Strömungskanäle eingetaucht werden können oder eine zu starke Beeinflussung der zu vermessenden Strömung bewirken.

Um dennoch detaillierte Messungen der stark durch viskose Effekte dominierten Strömung zu erhalten, ist eine Skalierung im Sinne einer Vergrößerung des Turboladers erforderlich. Die Messergebnisse werden anschließend zur Verifikation von numerischen Simulationsverfahren herangezogen. Um die Vergleichbarkeit der skalierten Geometrien zu gewährleisten, muss zwingend die Reynolds- und Umfangsmachzahlähnlichkeit eingehalten werden. Der Luftkreislauf des vorliegenden Prüfstands ist als geschlossenes System ausgelegt, der im Unterdruck bis 0,25 bar betrieben werden kann. Auf diese Weise können die gewünschten Detailmessungen an dem skalierten Brennstoffzellenturbolader durchgeführt werden.

Ansprechpartner

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Forschungszwecke

Aerodynamik

Es ist geplant, die Strömung des Verdichters detailliert zu vermessen. Dies erlaubt es die gleichzeitig erarbeitete Auslegungsmethodik zu validieren.