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Eintrittsdreieck |
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Eintrittsdreieck |
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Das Eintrittsdreieck wird bestimmt durch die Zuströmparametern und die geometrischen Abmessungen an der Schaufelvorderkante.
Im Bereich vom Saugmund bis zur Schaufelvorderkante bleibt der Drall konstant, da nur im Schaufelbereich eine Energieübertragung auf das Fluid stattfinden kann. Die Querschnitte 0 und 1 (siehe Hauptabmessungen) unterscheiden sich nur dadurch, dass im Querschnitt 1 eine Verengung des Strömungsquerschnittes durch die Schaufelversperrung τ1 auftritt, die eine Vergrößerung der Meridiangeschwindigkeit cm zur Folge hat.
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Der gewählte Schaufelwinkel β1B beeinflusst das Geschwindigkeitsdreieck nur indirekt durch die Verdrängungswirkung der Schaufel. Die Differenz zwischen gewähltem Schaufelwinkel β1B und Strömungswinkel β1 wird als Anstellwinkel i (incidence) bezeichnet: i = β1B-β1
In der Regel wird eine stoßfreie Eintritt (i=0) angestrebt. Bei i≠0 wird die Vorderkante umströmt, was hohe örtliche Geschwindigkeiten und damit niedrige statische Drücke zur Folge hat:
i > 0: β1 < β1B → Staupunkt auf Druckseite
i < 0: β1 > β1B → Staupunkt auf Saugseite
Ein relativ kleiner Anstellwinkel i kann im Bestpunkt von Vorteil im Hinblick auf den Wirkungsgrad sein. Bei der Berechnung von β1B wird im Programm eine stoßfreie Anströmung gewährleistet.
Bei Pumpen und Ventilatoren sollte im Hinblick auf optimalen Wirkungsgrad β1B nicht größer als 40° sein.
Bei Pumpen sollte aus Gründen der Kavitationssicherheit β1B nicht kleiner als 15…18° ausgeführt werden.
Bei Verdichtern beträgt der optimale Schaufelwinkel β1B etwa 30°.
Wenn sich die Radien der Eintrittskante auf Trag- und Deckscheibe stark unterscheiden, so muss die Schaufel zur Gewährleistung stoßfreier Zuströmung an der Vorderkante verwunden ausgeführt werden. Wird die Schaufelvorderkante weit in den Saugmund vorgezogen, so muss β1B auf der Tragscheibe (innen) erheblich größer ausgeführt werden als auf der Deckscheibe (außen).
Problem |
Lösungsmöglichkeiten |
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Leading edge blade angle β1 > 40° (nur Pumpen, Ventilatoren) |
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Ungewöhnlich große Schaufel-Eintrittswinkel. Bei Pumpen und Ventilatoren treten normalerweise kleine Eintrittswinkel auf. |
Zu große Werte deuten auf einen zu schmalen Eintrittsquerschnitt hin. |
Leading edge blade angle ß1 < 10° |
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Unusual low inlet blade angles. |
Zu kleine Werte für den Eintrittswinkel deuten auf einen zu großen Eintrittsquerschnitt hin. Saugmunddurchmesser dS verkleinern |
The blade angles are not within the valid range. |
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Ungewöhnlich große Schaufelwinkel. Die Anwendung von CFturbo ist begrenzt auf Eintrittswinkel zwischen 0° und 90° (Turbinen 180°). |
Saugmunddurchmesser dS vergrößern |
[ nur für Turbinen-Laufräder ]
Im Fall der Turbine kann folgende Anstellwinkelberechnung nach Aungier angewendet werden. Sie beruht auf der Berechnung des Abströmbeiwertes nach Wiesner.
In Anlehnung an die Minderumlenkung wird der Slip-Koeffizient γ definiert:
Die cu-Differenz wird auch als Schlupfgeschwindigkeit (slip velocity) bezeichnet.
Je kleiner der Slip-Koeffizient, desto stärker die Abweichung der Strömung von der durch die Schaufel vorgegebene Zuströmrichtung (γ=1: stoßfreie Zuströmung).
Die von Wiesner entwickelte empirische Gleichung zur Vorausberechnung des Abströmbeiwertes angepasst auf die Zuströmung ist:
mit Korrekturfaktoren
Damit ergibt sich die Umfangskomponente für stoßfreie Zuströmung zu
Page url: http://www.cfturbo.com/fileadmin/content/manual/de/index.html?bl_le.html
(konst. Drall im Vorbereich)