Grundlagen der Turbomaschinen

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Steckbrief

Eckdaten

Abschluss:
Bachelor, Master
Semester:
Wintersemester
Organisationseinheit:
Semesterweise abwechselndes Angebot durch das Institut für Strahlantriebe und Turbomaschinen und das Institut für Kraftwerkstechnik, Dampf- und Gasturbinen
Sprache:
Deutsch
 

Inhalt

Turbomaschinen spielen in weiten Teilen unseres Lebens eine bedeutende Rolle. Sie sind Antriebe nahezu aller modernen Flugzeuge, werden im Bereich der Stromerzeugung eingesetzt oder sind wichtiger Bestandteil in Anlagen der Prozessindustrie. Dabei werden immer höhere Anforderungen in Bezug auf Effizienz, Emissionen und Leistungsfähigkeit gestellt. Um diesen Herausforderungen begegnen zu können ist ein tiefes Verständnis der Thermodynamik, Aerodynamik und Strukturmechanik von Turbomaschinen erforderlich.

In dieser Vorlesung werden die Grundlagen der Strömungsmechanik und der Thermodynamik auf Turbomaschinen angewandt. Nach einer allgemeinen Einführung in die Einsatzgebiete von Turbomaschinen werden zunächst die Wirkungsweise von Schaufelgittern in Turbinen, Verdichtern und Pumpen erläutert. Die Gitter werden anschließend zu Stufen zusammengefasst. Dabei wird deren Zusammenwirken beim Einsatz in ein- und mehrstufigen Turbomaschinen untersucht. Ferner werden unterschiedliche Ausführungen von Maschinen und Anlagen betrachtet sowie Kriterien für die Auswahl geeigneter Ausführungen bei einer gegebenen Aufgabe entwickelt.

Neben Turbinen, Verdichtern und Pumpen, werden auch die Grundlagen der Aerodynamik von Windkraftanlagen betrachtet. Auf Grund der speziellen Bauform von Windkraftanlagen sind hierfür eigene Berechnungsmethoden notwendig.

Die Vorlesung behandelt sowohl die Charakteristiken, als auch die Betriebsbereichsgrenzen von Maschinen und Anlagen. Diese werden anhand der im Turbomaschinenbau üblichen Kennfelder und Diagramme verdeutlicht. Auf deren Basis werden im Anschluss verschiedene Regelungsstrategien für Turbinen, Verdichter und Pumpen erläutert. Schließlich werden die unterschiedlichen, auf die Turbomaschinen und ihre Komponenten einwirkenden, Betriebseinflüsse beschrieben und Möglichkeiten zur Reduzierung schädigender Einflüsse gezeigt. Abschließend sollen auch die Auswirkungen von Energieumwandlungsanlagen auf die Umwelt betrachtet werden.

Diese Veranstaltung wird jährlich wechselnd mit dem Institut für Kraftwerkstechnik, Dampf- und Gastrubinen, kurz IKDG, angeboten.

 

Themengebiete

  • Funktionsprinzip von Turbomaschinen
  • Erhaltungsgleichungen und thermodynamische Zustandsgleichungen
  • Wirkungsgrade von Turbomaschinen
  • Gitter und Stufen
  • Kenngrößen und Ähnlichkeitsgesetze
  • Zusammenspiel von Maschine und Anlage
  • Regelung von Turbomaschinen
  • Betriebseinflüsse und Verschleiß
 

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