Im Register Parameter wird zur Eingabe von Parametern aufgefordert, deren Vorgaben aus Funktionen in Abhängigkeit von der spezifischen Drehzahl nq bzw. vom Förderstrom Q stammen (siehe Approximationsfunktionen).
Dabei kommen spezielle Eingabefelder zur Anwendung.
Zur Berechnung des Rotordurchmessers d1 muss einer der folgenden Parameter vorgegeben werden:
Energiedifferenzzahl
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Meridionale Durchflusszahl (meridional flow coefficient) φm |
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Tangentialkraftbeiwert
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3 ... 4 Francis-Schnellläufer 4 ... 8 Normalläufer 8 ...10 Langsamläufer
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Kennzahlenverhältnis
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6 ...10 Francis-Schnellläufer 10...12 Normalläufer 12...30 Langsamläufer
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Zwischen der Energiedifferenzzahl ψ̃, dem relativen Strömungswinkel β1 und dem Tangentialkraftbeiwert ψ̃/φm besteht folgender Zusammenhang:

Bei einem Strömungswinkel von β1= 90° wird ψ̃=2. In diesem Fall sollte im Register Parameters nicht die Energiedifferenzzahl als Auslegungsparameter gewählt werden, da ansonsten über die zuletzt genannte Gleichung kein Einfluss auf die meridionale Durchflusszahl und damit den Durchfluss genommen werden kann.
Für alle weiteren geometrischen Größen sind noch einige Schätzwerte anzugeben:
Durchmesserverhältnis d2/d1 |
~0.5 |
Meridianbeschleunigung cm2/cm1 |
1.005..1.05 |
Meridianbeschleunigung saugseitig cmS/cm1 oder Durchmesserverhältnis dS/d1 |
1.005..1.05
~0.7 |
Durchmesserverhältnis dN/dS |
~0.3 |
Es gibt drei Modi zur Vorgabe des Durchmesserverhältnis dN/dS:
| ▪ | Direkte Vorgabe des Verhältnisses |
| ▪ | Automatische Berechnung: Option "Automatic". Hierbei wird das Durchmesserverhältnis so eingestellt, dass die Richtwerte der geometrischen Verhältnisse eingehalten werden. |
| ▪ | Direkte Vorgabe von dN im Register Dimensions. Hier wird das Durchmesserverhältnis nicht benötigt. |
Bei Wahl des Durchmesserverhältnis dS/d1 ist die Option "Automatic" deaktiviert.
Im Bereich Efficiency werden folgende Wirkungsgrade vorgegeben:
| ▪ | Laufradwirkungsgrad ηtt (total-total) |
| ▪ | mechanischer Wirkungsgrad ηm |
Der Laufrad- und der mechanische Wirkungsgrad bilden den Gesamtwirkungsgrad (Kupplungswirkungsgrad):
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PQ: Laufradleistung bei verlustloser (isentroper) Energieumsetzung PD: Leistungsabgabe (Kupplungs-, Achsleistung) |
Der Laufradwirkungsgrad ηtt beinhaltet die innerhalb der Turbine durch Reibung und Verwirbelung entstehenden Strömungsverluste. Reibungsverluste entstehen durch Schubspannungen vor allem in den Grenzschichten an allen durchströmten Bauteilen. Verwirbelungsverluste treten auf durch Querschnitts- und Richtungsänderungen, Sekundärströmung, Ablösung, Fehlanströmung, Nachlaufströmung hinter den Schaufeln und durch die Turbulenz der Strömung selbst. Der Laufradwirkungsgrad ist das Verhältnis der tatsächlichen Laufradarbeit zur Laufradarbeit bei verlustloser Energieumsetzung:
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Der mechanische Wirkungsgrad umfasst im wesentlichen die Reibleistungen in den Lagern und Dichtungen:
(mit der Baugröße ansteigend)

Im rechten Bereich des Registers Parameter sind einige Berechnungsgrößen zur Information dargestellt:
tatsächliche Laufradleistung PD |
PD = PQ·ηtt |
Verlustleistung PL |
PL = PQ - PD |
spezifische Drehzahl nq |
dient zur Kennzeichnung des Laufradtyps (Radformkennzahl)
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Spezifische Drehzahl NS |
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„Type number“ ωs |
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Schnelllaufzahl σ |
Bereich: 0.16..0.32. Dieser Richtwert sollte im Entwurf eingehalten werden. |
Volumenstrom Q |
mit der Ruhedichte im Austritt gebildet:
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Ruhedruck im Eintritt pt1 |
pt1 = π⋅pt2 |
Ruhedichte im Eintritt rt1 |
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Druckverhältnis total-total |
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Druckverhältnis total-statisch |
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Wirkungsgrad total-total |
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Wirkungsgrad total-statisch |
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In der Regel werden einstufige, einflutige Maschinen angestrebt – also ein nq-Bereich zwischen 10 und 400. Nur in Ausnahmefällen ist es erforderlich, Laufräder für extrem kleine spezifische Drehzahlen (nq < 10) zu entwerfen. Hier entstehen sehr große und schmale Laufräder, bei denen ein ungünstiges Verhältnis von Strömungsquerschnitt zu benetzter Oberfläche und damit sehr große Reibungsverluste auftreten. In diesem Fall sollte man entweder die Drehzahl n oder den Massestrom
erhöhen bzw. das Druckgefälle durch Reihenschaltung mehrerer Turbinen erhöhen. Treten im anderen Fall zu große spezifische Drehzahlen (nq > 400) auf, so kann man die Drehzahl n oder den Massestrom
durch Parallelschaltung mehrerer Turbinen verringern.
Hinweis: die Anwendung von CFturbo ist derzeit für einen Bereich von etwa 10 < nq < 150 vorgesehen – radiale und halbaxiale Laufräder.
Page url: http://www.cfturbo.com/fileadmin/content/manual/de/index.html?md_parameter_turbine.html