Ü Project | Project | Performance prediction

 

Die Performance prediction beinhaltet eine empirisch gestützte Vorhersage des zu erwartenden Kennfeldes der Maschine.

Bitte beachten: Dies ist nur eine Abschätzung. Die tatsächliche Kennlinie kann von der Vorhersage mehr oder weniger abweichen.

 

 

 

Generelles

 

Eine Kennlinie des aktuellen Entwurfes wird ausgehend von der Euler-Gleichung abgeschätzt:

 

Verlustarten

 

Verschiedene Verlustarten werden in verschiedenen Kurven berücksichtigt:

 

 

Es werden sowohl die einzelnen Verluste in separaten Kurven (gestrichelt) als auch die resultierenden Kurven (durchgezogen) dargestellt. Die Darstellung dieser Kurven kann durch die Checkboxen "All performance curves" und "Pure losses" unterbunden werden. Wenn die Darstellung unterbunden wurde, ist nur noch die eigentliche Kennlinie (Farbe: rot) unter Berücksichtigung aller Verluste sichtbar.

Der darzustellende Bereich kann durch die Checkboxen  "x (Flow)" und "y (Energy)" sowie durch das Setzen von Bereichsgrenzen in der Gruppe "Operating range" bestimmt werden.

 

Ein Verlustkoeffizient, der die hydraulischen Verluste beschreibt, kann durch Betätigen von "Calculate ζ" so berechnet werden, dass im Ergebnis die eigentliche Kennlinie (rot) für den Laufrad-Wirkungsgrad durch den Auslegungspunkt geht. Dabei wird angenommen, dass hydraulische Verluste in Laufrad und Volute im Verhältnis von 4:1 auftreten.

 

 

Variablen

 

Für alle Maschinentypen gilt: Die Kennlinien können sowohl dimensionsbehaftet als auch dimensionslos in einem Diagramm dargestellt werden.

 

 

Alle Kombinationen von Strom- und Druckvariablen sind möglich. Entsprechend dem üblichen Vorgehen wird im Fall der Turbine im Gegensatz zu allen anderen Maschinentypen die Stromvariable als Funktion der Druckvariable aufgetragen. Zudem werden Kennlinien verschiedener Drehzahlen nicht über den gesamten theoretischen Druckbereich aufgetragen sondern nur abschnittsweise.

Die Auswahl der Variablen erfolgt in der Gruppe "Variables".

 

 

Pumpgrenze - nur Verdichter und Gebläse

 

Der Abschätzung der Pumpgrenze liegt folgendes Modell zugrunde: Die Druckdifferenz zwischen Aus- und Eintritt führt zu einem Rückfluss innerhalb des Verdichters. Zwischen Druckdifferenz und Rückfluss besteht der in der Tabelle "Verlustarten", Spalte "Hydraulische Verluste" stehende Zusammenhang. Wenn der Verdichter als eine Parallelschaltung einer Stromquelle und eines hydraulischen Widerstandes betrachtet wird, so tritt die Pumpgrenze auf, wenn der Rückfluss im hydraulischen Widerstand genau so groß ist wie der Fluss in der Stromquelle.

Der Verlauf der Pumpgrenze kann mit Hilfe des Verlustbeiwertes "Equivalent surge hydraulic resistance" beeinflusst werden. Natürlich können mit dem Modell instationäre Effekte, die charakteristisch für die Pumpgrenze sind, nicht beschrieben werden. Die Pumpgrenze kann nur dann dargestellt werden, wenn dimensionsbehaftete Variablen ausgewählt wurden und wenn die Checkbox "Surge line" gesetzt ist.

Das Pumpen bei Gebläsen kann nur auftreten, wenn die Druckdifferenz groß genug ist (~0.3 bar).

 

 

Stopfgrenze - nur Verdichter

 

Verstopfen tritt ein, wenn in einem durchströmten Querschnitt Schallgeschwindigkeit erreicht wird. Aus der Bedingung der Konstanz der Rothalpie an jedem Ort im Strömungskanal lässt sich die Temperatur (kritische Temperatur) bei Schalldurchgang im engsten Querschnitt berechnen. Daraus lässt sich eine bei Schalldurchgang herrschende kritische Temperatur berechnen:

und daraus die kritische Schallgeschwindigkeit:

 

Mit der Kenntnis der kritischen Dichte und der Annahme, dass die Versperrwirkung der Grenzschicht durch eine Faktor B hinreichend genau beschrieben wird, ergibt sich der Verstopfungsmassestrom zu:

 

 

Der Standardwert von B ist 0.02.

 

 

Kennlinien verschiedener Drehzahlen

 

Mit dem aktuellen Satz von Parametern können Kennlinien verschiedener Drehzahlen berechnet und angezeigt werden. Dieses Vorgehen ist nur für den Fall zulässig, wenn die Drehzahlen nicht zu weit von der Auslegungsdrehzahl entfernt sind. Anderenfalls sind die Ähnlichkeitsbeziehungen nicht mehr gültig.

 

 

Kennlinien verschiedener Durchmesser - nur Pumpen und Ventilatoren

 

Kennfelder für Laufräder mit abgedrehten Durchmesser können ebenfalls berechnet und angezeigt werden. Da das Abdrehen von Laufrädern dazu führt, dass die geometrische Ähnlichkeit nicht mehr gegeben ist, werden die Kennlinien durch folgende empirische Beziehungen berechnet: H' = H (d'/d)mH und Q' = Q (d'/d)mQ. Der Exponent mH sollte im Bereich 2..3 liegen, mQ im Bereich von 1 oder etwas größer.

 

 

Referenzkurven

 

Zum Vergleich mit dem gegenwärtigen Entwurf können Kennfeldabschätzungen gespeicherter Entwürfe hinzugeladen werden (Softbutton "Configure").

 

 

Systemkennlinie - nur Pumpen, Ventilatoren und Verdichter

 

Ein Betriebspunkt, in dem  die Turbomaschine laufen könnte, kann mit Hilfe einer fiktiven Systemkennlinie bestimmt werden. Die Darstellung der Systemkennlinie wird durch die Checkbox "System Characteristic" gesteuert. Die Systemkennlinie setzt sich aus einem statischen und einem dynamischen Anteil zusammen. Der statische Anteil wird durch den Parameter "Geodetic Head" (nur Pumpen) bzw. "Static part" bestimmt, der dynamische durch den Parameter "System hydraulic resistance". Angezeigt wird die Kennlinie nur dann, wenn Förderhöhe oder Totaldruckdifferenz als Variable gewählt ist.

 

Page url: http://www.cfturbo.com/fileadmin/content/manual/de/index.html?performance_prediction.html