Austrittsdreieck

Das Austrittsdreieck wird bestimmt durch die geometrischen Abmessungen des Strömungskanals und dem gewählten Schaufelwinkel β2B. Da dieser Winkel in starkem Maße die Arbeitsübertragung im Laufrad beeinflusst, muss dieser sehr sorgfältig gewählt werden.

beta2

Analog zum Eintrittsdreieck unterscheiden sich die Geschwindigkeitsdreiecke in den Querschnitten 2 und 3 durch die Schaufelversperrung τ2.

Für die Bestimmung von β2B muss unbedingt beachtet werden, dass die Richtung der Relativströmung w2 am Laufradaustritt nicht mit dem Schaufelwinkel β2B übereinstimmt. Vielmehr wird der Strömungswinkel β2 aufgrund der Minderumlenkung immer kleiner als der Schaufelwinkel β2B sein.

Die Differenz zwischen β2B und β2 wird als Deviationswinkel δ bezeichnet:

Der Deviationswinkel sollte 10°...14° nicht überschreiten, um erhöhte Verwirbelungsverluste durch ungleichmäßige Strömungsverteilung zu begrenzen.

Der verkleinerte Strömungswinkel β2 führt zu einer geringeren Umfangskomponente der Absolutgeschwindigkeit cu2, die nach der Eulerschen Hauptgleichung maßgebend für die Arbeitsübertragung ist.

Der Schaufelwinkel β2B muss für schaufelkongruente Strömung mit Hilfe von cu2,∞ (siehe Abbildung) berechnet werden. Das macht eine Abschätzung der Minderumlenkung notwendig.

Die Minderumlenkung kann aufgrund der Komplexität der Strömung nicht mit einfachen Mitteln berechnet werden, so dass empirische Verfahren zur Abschätzung genutzt werden. Es stehen 2 alternative Möglichkeiten zur Verfügung (nicht für Turbinen):

¢ (1) Minderleistungstheorie nach PFLEIDERER

¢ (2) Abströmbeiwert nach WIESNER

Der Schaufelwinkel β2B wird so groß gewählt, dass unter Beachtung der Minderumlenkung die geforderte Arbeitsübertragung gewährleistet und somit die angestrebte Förderhöhe bzw. Druckdifferenz erreicht wird.

Es existieren folgende Richtwerte für gebräuchliche Schaufelwinkel β2B in Hinblick auf optimalen Wirkungsgrad:

Pumpen:	15°...45°, häufig ausgeführt 20°...27°
Ventilatoren:	sollte keinesfalls 50° überschreiten
Verdichter:	35°...50°, halboffene Laufräder bis 70°...90°
Turbinen:	radienabhängig, siehe Sinus-Regel

Bei radialen Laufrädern - mit Ausnahme der Turbinen - mit niedriger spezifischer Drehzahl nq ergeben sich gewöhnlich sehr ähnliche Werte für β2B auf allen Schnitten. In der Regel werden die Schaufeln dann an der Hinterkante unverwunden ausgeführt (β2B=konst.). Bei Turbinen-Laufrädern sind die Radien der Austrittskante zwischen Trag- und Deckscheibe sehr unterschiedlich, so dass die Werte für β2B auf den einzelnen Schnitten sehr verschieden sind und somit die Schaufeln stark verwunden sind.

Mögliche Warnungen

Problem	Lösungsmöglichkeiten
Leading edge blade angle ßB1 < 10°
Es treten ungewöhnlich kleine Eintrittswinkel auf.	Zu kleine Werte für den Eintrittswinkel deuten auf einen zu großen Eintrittsquerschnitt hin. Saugmunddurchmesser dS verringern (Hauptabmessungen)
Leading edge blade angle ßB1 > 40° (nur Pumpen, Ventilatoren)
Bei Pumpen und Ventilatoren treten ungewöhnlich große Eintrittswinkel auf.	Zu große Werte für den Eintrittswinkel deuten auf einen zu kleinen Eintrittsquerschnitt hin. Saugmunddurchmesser dS vergrößern (Hauptabmessungen) bzw. Schaufelversperrung verringern
Trailing edge blade angle ßB2 < 10°
Es treten ungewöhnlich kleine Austrittswinkel auf.	Zu kleine Werte für den Austrittswinkel deuten auf einen zu großen Austrittsquerschnitt hin. Laufraddurchmesser d2 oder Austrittsbreite b2 verringern (Hauptabmessungen)
Trailing edge blade angle ßB2 > 90°
Es treten ungewöhnlich große Austrittswinkel auf. Dadurch entstehen vorwärts gekrümmte Schaufeln.	Vergrößerung des Laufraddurchmessers d2 oder der Austrittsbreite b2 (Hauptabmessungen); Überprüfung der Minderumlenkung δ
The deviation (slip) between blade and flow δ > 20° (nur Pumpen, Ventilatoren, Verdichter)
Es tritt eine ungewöhnlich große Minderumlenkung (Abweichung zwischen Schaufel- und Strömungsrichtung am Austritt) auf. Zu große Minderumlenkung deutet auf eine zu starke Belastung der Schaufel hin	Vergrößerung des Laufraddurchmessers und/oder Erhöhung der Schaufelzahl (Hauptabmessungen)
The blade angles are not within the valid range.
Die Schaufelwinkel sind ungewöhnlich groß. Die Anwendung von CFturbo ist begrenzt auf Austrittswinkel zwischen 0° und 180°.	Laufradurchmesser d2 oder Austrittsbreite b2 vergrößern (Hauptabmessungen)

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