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Strömungstechnische Grundlagen der Turbinen

  • Franz Joos
Chapter

Zusammenfassung

Während die Thermodynamik grundlegend aufzeigt, welche Zustandsänderung ein Arbeitsfluid durchlaufen muss, wenn aus Wärme technisch nutzbare Arbeit gewonnen werden soll, definiert die Strömungsmechanik die Geometrie der Strömungskanäle, um den gewünschten Energieaustausch zwischen Fluid und Wand zu bewirken. Beide Erkenntnisse der Geometrie der Strömungsmaschine, wie im Folgenden grundlegend dargestellt wird.

Oft stellt sich die Aufgabe, eine bestehende Turbine weiter zu entwickeln oder aber grundlegende Versuche in einem anderen Maßstab durchzuführen. Die Übertragung der Ergebnisse auf die endgültige Ausführung erfolgt dann unter Zuhilfenahme der Ähnlichkeitstheorie über dimensionslose Kennzahlen. Stellenweise haben sich aber auch historisch begründete dimensionsbehaftete Darstellungen erhalten. Einleitend sollen die gängigsten Darstellungen zusammengestellt werden.

Literatur

  1. AIN1951.
    Ainley, D.G.; Mathieson, G.C.R.: A Method of Performance Estimation for Axial-Flow Turbines, Ministry of Supply, Reports and Memoranda No. 2974.Google Scholar
  2. AUN2006.
    Aungier, R.H.: Turbine Aerodynamics – Axial-Flow and Radial-Inflow Turbine Design and Analysis. ASME Press, ■ (2006). ISBN 978-0791802410CrossRefGoogle Scholar
  3. BOH1998.
    Bohl, W.: Strömungsmaschinen 1. Aufbau und Wirkungsweise. Vogel Fachbuch, Würzburg (1998)Google Scholar
  4. BRA2004.
    Bräunling, W.J.G.: Flugzeugtriebwerke. Grundlagen, Aero-Thermodynamik, Kreisprozesse, Thermische Turbomaschinen, Komponenten und Emissionen, 2. Aufl. VDI-Buch. Springer, Berlin Heidelberg New York (2004). ISBN 978-3540405894Google Scholar
  5. CHE2016.
    Cheon, J.H.; Milčák, P.; Pacák, A.; Kang, C.R.; Šťastný, M.: Profile Loss Prediction for high Pressure Steam Turbines. In: Proceedings ASME Turbo Expo 2016: Conference and Exposition, Paper: GT2016-56114, Seoul, South Korea, June 13–17, 2016.Google Scholar
  6. COT2007.
    Cotroneo, J.A.; Cole, J.T.; Hofer, D.C.: Aerodynamic Design and Prototype Testing of a New Line of High Efficiency, High Pressure, 50 % Reaction Steam turbines. In: Proceedings of ASME Turbo Expo 2007, Volume 6: Turbo Expo 2007, Parts A and B, Paper GT2007-27315, Montreal, Canada, May 14–17, 2007, pp. 553–561.Google Scholar
  7. COU2010.
    Coull, J.D.; Hodson, H.P: Predicting the Profile Loss of High-Lift Low Pressure Turbines. Proceedings ASME Turbo Expo 2010: Power for Land, Sea and Air, Volume 7: Turbomachinery, Parts A, B, and C, Paper GT2010-22675, Glasgow, UK, June 14–18, 2010.Google Scholar
  8. CRA1970.
    Craig, H.R.M.; Cox, H.J.A.: Performance Estimation of Axial Flow Turbines. Proc. Inst. Mech. Engineers 185 (1970/71), Issue 1.Google Scholar
  9. CHE1987.
    Chen, S.: A Loss Model for the Transonic Flow Low-Pressure Steam Turbine Blades. IMechE Paper C269/87, (1987).Google Scholar
  10. DEN1993.
    Denton, J.D.: Loss Mechanisms in Turbomachines. J. Turbomach. 115(4), 621–656 (1993)CrossRefGoogle Scholar
  11. DIX2010.
    Dixon, S.L., Hall, C.A.: Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery, 6. Aufl. Butterworth-Heinemann, Burlington (2010)Google Scholar
  12. DUN1970.
    Dunham, J., Came, P.M.: Improvements to the Ainley-Mathieson Method of Turbine Performance Prediction. J. Eng. Power 92(3), 252–256 (1970)CrossRefGoogle Scholar
  13. HAG1982.
    Hagen, H.: Fluggasturbinen und ihre Leistungen. Verlag G. Braun, Karlsruhe (1982)Google Scholar
  14. HES2003.
    Hesketh, A.; Hogg, S.; Stephen, D.: A Stage Efficiency Prediction Method and Related Performance Aspects of Retrofits on Disc/Diaphragm Steam Turbines. International Joint Power Generation Conference, Paper No. IJGC2003-40145, Atlanta, Georgia, USA, June 16–19, 2003.Google Scholar
  15. KAC1982.
    Kacker, S.C., Okapuu, U.: A Mean Line Prediction Method for Axial Flow Turbine Efficiency. J. Eng. Power 104(1), 111–119 (1982)CrossRefGoogle Scholar
  16. KER2013.
    Kern, T.-U.; Almstedt, H.; Thiemann, Th.; Brussk, S.; Niepold, K.: The role of rotor welding design in meeting future market requirements. In: Proceedings ASME Turbo Expo 2013: Turbine Technical Conference and Exposition, Volume 5B: Oil and Gas Applications, Steam Turbines, Paper GT2013-95050, San Antonio, Texas, USA, June 3–7, 2013.Google Scholar
  17. PET1995.
    Petrovic, M.V.: Berechnung der Meridian Strömung in mehrstufigen Axialturbinen bei Nenn- und Teillastbetrieb. Fortschritt-Berichte VDI, Reiche 7: Strömungstechnik, Bd. 280. VDI-Verlag, Düsseldorf (1995)Google Scholar
  18. SCH1979.
    Schlichting, H.: Boundary Layer Theory, 7. Aufl. McGraw-Hill, ■ (1979). ISBN 978-0070553347zbMATHGoogle Scholar
  19. SIG1993.
    Sigloch, H.: Strömungsmaschinen. Hanser, München, Wien (1993)Google Scholar
  20. SPU1992.
    Spurk, J.H.: Dimensionsanalyse in der Strömungslehre. Springer, Berlin (1992)CrossRefGoogle Scholar
  21. STE1973.
    Stewart, W.L.; Glassman, A.J: Blade design, in Turbine Design and Application. Vol. 2, edited by Arthur J. Glassman. Special Publication SP-290, NASA, Washington, D.C, (1973), pp. 1–25.Google Scholar
  22. STO1922.
    Stodola, A.: Dampf- und Gasturbinen. Braun H.J. VDI-Verlag, Düsseldorf (1986). 5. Auflage, Berlin: Verlag Julius-Springer, ReprintGoogle Scholar
  23. TRA1966.
    Traupel, W.: Thermische Turbomaschinen, 2. Aufl. Bd. 1. Springer, Berlin (1966)CrossRefGoogle Scholar
  24. TRA2001a.
    Traupel, W.: Thermische Turbomaschinen Bd. 1. Springer, Berlin Heidelberg New York (2001)zbMATHGoogle Scholar
  25. TRA2001b.
    Traupel, W.: Thermische Turbomaschinen Bd. 2. Springer, Berlin Heidelberg New York (2001)zbMATHGoogle Scholar
  26. ZEH1980.
    Zehner, P.: 4-Quadranten-Kennfelder von Turbinen, Brennstoff-Wärme-Kraft 32 (1980) Nr. 3.Google Scholar

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Authors and Affiliations

  • Franz Joos
    • 1
  1. 1.Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr HamburgHamburgDeutschland

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