„Gleichdruckturbine“ – Versionsunterschied
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[[Datei:Gleichdruckturbine.svg|miniatur|Schema einer Gleichdruckturbine ([[Pelton-Turbine]]) mit Darstellung des Druck- und Geschwindigkeitsverlaufs. Im Bereich des Laufrads (rot hinterlegt) wird die Geschwindigkeit des Fluides abgebaut, der Druck bleibt hingegen konstant.]] |
[[Datei:Gleichdruckturbine.svg|miniatur|Schema einer Gleichdruckturbine ([[Pelton-Turbine]]) mit Darstellung des Druck- und Geschwindigkeitsverlaufs. Im Bereich des Laufrads (rot hinterlegt) wird die Geschwindigkeit des Fluides abgebaut, der Druck bleibt hingegen konstant.]] |
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Unter einer '''Gleichdruckturbine''', auch '''Aktionsturbine''' oder '''Impulsturbine''' genannt, versteht man eine [[Turbine]], bei der das Arbeitsmedium vor und nach dem [[Laufrad (Strömungsmaschine)|Laufrad]] den gleichen [[statischer Druck| |
Unter einer '''Gleichdruckturbine''', auch '''Aktionsturbine''' oder '''Impulsturbine''' genannt, versteht man eine [[Turbine]], bei der das Arbeitsmedium vor und nach dem [[Laufrad (Strömungsmaschine)|Laufrad]] den gleichen [[statischer Druck|statischen Druck]] hat. Die verwendbare [[Arbeit (Physik)|Arbeit]] für das Laufrad kommt ausschließlich aus der Umwandlung der [[kinetische Energie|Bewegungsenergie]], des [[dynamischer Druck|dynamischer Drucks]] des Arbeitsmediums, gemäß der [[Bernoulli-Gleichung|Bernoullischen Energiegleichung]]. Eine Gleichdruckturbine hat einen [[Reaktionsgrad]] von Null. Der Gegenbegriff zur Gleichdruckturbine ist die [[Überdruckturbine|Überdruck-]] oder [[Überdruckturbine|Reaktionsturbine]]. |
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Beispiele für Gleichdruckturbinen sind die [[Pelton-Turbine]], [[Curtis-Turbine]], [[Lavalturbine|Laval-Turbine]] und die [[Durchströmturbine]]. |
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Eigenschaften der Gleichdruckturbine: |
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== Eigenschaften == |
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* minimale Stufenanzahl (die Gleichdruckturbine kann in einer Stufe die zweifache Umfangsgeschwindigkeit abbauen) |
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Es gibt Eigenschaften, die allen Gleichdruckturbinen gemeinsam sind, und solche, die nur bei mehrstufigen Dampfturbinen eine Rolle spielen. Gasturbinen werden hier nicht betrachtet, das diese immer als Überdruckturbinen ausgeführt sind.<ref name=":0">{{Literatur |Autor= |Titel=Turbinen für gasförmige Fluide |Hrsg=Gunt |Sammelwerk= |Band= |Nummer= |Auflage= |Verlag= |Ort=Hamburg |Datum= |ISBN= |Seiten= |Online=https://www.gunt.de/images/download/turbines-gaseous-fluids_german.pdf}}</ref> |
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=== Eigenschaften aller Gleichdruckturbinen: === |
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| ⚫ | * Eine Turbine mit Gleichdruckbeschaufelung hat im Vergleich zu anderen Turbinen das größte Losreißmoment und ist deswegen in der Technik insbesondere dort interessant, wo bei kleinen Drehzahlen hohe Anfahrmomente erforderlich sind. So werden Gleichdruckstufen etwa in Air-Startern von Strahltriebwerken verwendet. |
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| ⚫ | *Der Wirkungsgrad einer Gleichdruckturbine ist etwas kleiner als derjenige einer Überdruckturbine. Es treten größere Verluste in der Beschaufelung auf weil ein größeres Druckgefälle abgebaut |
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| ⚫ | * Eine Turbine mit Gleichdruckbeschaufelung hat im Vergleich zu anderen Turbinen das größte Losreißmoment und ist deswegen in der Technik insbesondere dort interessant, wo bei kleinen Drehzahlen hohe Anfahrmomente erforderlich sind. So werden Gleichdruckstufen etwa in Air-Startern von Strahltriebwerken verwendet. |
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=== Gleichdruck-Dampfturbine === |
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Die folgen Eigenschaften gelten nur für mehrstufige Dampfturbinen, da Wasserturbinen nicht mehrstufig ausgeführt werden.<ref>{{Literatur |Autor=Carl Pfleiderer, Hartwig Petermann |Titel=Klassiker der Technik: Strömungsmaschinen |Hrsg= |Sammelwerk= |Band= |Nummer= |Auflage= |Verlag=Springer |Ort=Berlin, Heidelberg |Datum=2005 |Reihe= |ISBN=9783540269137 |DOI=10.1007/3-540-26913-4_10 |Kapitel=10. Die mehrstufigen Strömungsmaschinen |Seiten=468–534 |Online= |Abruf=}}</ref> |
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* Kleinere Stufenanzahl gegenüber einer Überdruckturbine, weil sich in einer Stufe ein größere Druckgefälle nutzen lässt<ref>{{Literatur |Autor=Hugo Hoffmann |Titel=Lehrbuch der Bergwerksmaschinen: Kraft- und Arbeitsmaschinen |Hrsg= |Sammelwerk= |Band= |Nummer= |Auflage= |Verlag=Springer-Verlag |Ort= |Datum=1950 |ISBN=9783642528613 |Seiten=125 |Online={{Google Buch| BuchID=nhqYBwAAQBAJ | Seite=125 }} |Abruf=}}</ref> |
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| ⚫ | *Der Wirkungsgrad einer Gleichdruckturbine ist etwas kleiner als derjenige einer Überdruckturbine. Es treten größere Verluste in der Beschaufelung auf weil ein größeres Druckgefälle abgebaut wird, das zu höheren Geschwindigkeiten des Mediums in den Leitschaufeln führt. Zudem wird die Strömung in den Leitschaufeln stärker abgelenkt Strömung.<ref>{{Literatur |Autor=J. Reiser |Titel=Verluste und Wirkungsgrade bei Dampfturbinen |Hrsg= |Sammelwerk= |Band= |Nummer= |Auflage= |Verlag= |Ort= |Datum=2000 |ISBN= |Seiten=12 |Online=http://www.fundus.org/pdf.asp?id=8035}}</ref> Bei teilbeaufschlagten Turbinen entstehn Ventilationsverlusten an den nicht beaufschlagten Schaufeln. |
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Version vom 5. Mai 2019, 19:32 Uhr
Unter einer Gleichdruckturbine, auch Aktionsturbine oder Impulsturbine genannt, versteht man eine Turbine, bei der das Arbeitsmedium vor und nach dem Laufrad den gleichen statischen Druck hat. Die verwendbare Arbeit für das Laufrad kommt ausschließlich aus der Umwandlung der Bewegungsenergie, des dynamischer Drucks des Arbeitsmediums, gemäß der Bernoullischen Energiegleichung. Eine Gleichdruckturbine hat einen Reaktionsgrad von Null. Der Gegenbegriff zur Gleichdruckturbine ist die Überdruck- oder Reaktionsturbine.
Technik
Beispiele für Gleichdruckturbinen sind die Pelton-Turbine, Curtis-Turbine, Laval-Turbine und die Durchströmturbine. Gleichdruckturbinen werden überwiegend in Kammerbauweise gebaut, da die Querschnittsflächen für Leckströme kleiner sind im Vergleich zur Trommelbauweise. Die Kammerbauweise wird auch auf Grund der sehr geringen Axialkräfte möglich, denn hohe Axialkräfte sind typisch für Überdruckturbinen.
Das Gegenstück zur Gleichdruckturbine ist die Überdruckturbine, auch Reaktionsturbine genannt (Reaktionsgrad > 0).
Eigenschaften
Es gibt Eigenschaften, die allen Gleichdruckturbinen gemeinsam sind, und solche, die nur bei mehrstufigen Dampfturbinen eine Rolle spielen. Gasturbinen werden hier nicht betrachtet, das diese immer als Überdruckturbinen ausgeführt sind.[1]
Eigenschaften aller Gleichdruckturbinen:
- Die Abdichtung zwischen Laufschaufel und Gehäuse ist nicht so wichtig weil keine Druckdifferenz vor und nach der Laufschaufeln besteht
- Eine Teil- oder Mehrfachbeaufschlagung ist möglich, da sich das Arbeitsmedium nach Verlassen der Leitschaufel nicht ausdehnt
- Bei gleicher Leistungsabgabe dreht eine Gleichdruckstufe 0,707-mal (1/√2) langsamer als eine Überdruckstufe mit einem Reaktionsgrad von 0,5, vorausgesetzt Massenstrom und Turbinendurchmesser sind gleich.
- Bei gleicher Drehzahl gibt eine Gleichdruckstufe doppelt so viel Leistung ab wie eine Überdruckstufe mit einem Reaktionsgrad von 0,5, vorausgesetzt Massenstrom und Turbinendurchmesser sind gleich.
- Eine Turbine mit Gleichdruckbeschaufelung hat im Vergleich zu anderen Turbinen das größte Losreißmoment und ist deswegen in der Technik insbesondere dort interessant, wo bei kleinen Drehzahlen hohe Anfahrmomente erforderlich sind. So werden Gleichdruckstufen etwa in Air-Startern von Strahltriebwerken verwendet.
Gleichdruck-Dampfturbine
Die folgen Eigenschaften gelten nur für mehrstufige Dampfturbinen, da Wasserturbinen nicht mehrstufig ausgeführt werden.[2]
- Kleinere Stufenanzahl gegenüber einer Überdruckturbine, weil sich in einer Stufe ein größere Druckgefälle nutzen lässt[3]
- Der Wirkungsgrad einer Gleichdruckturbine ist etwas kleiner als derjenige einer Überdruckturbine. Es treten größere Verluste in der Beschaufelung auf weil ein größeres Druckgefälle abgebaut wird, das zu höheren Geschwindigkeiten des Mediums in den Leitschaufeln führt. Zudem wird die Strömung in den Leitschaufeln stärker abgelenkt Strömung.[4] Bei teilbeaufschlagten Turbinen entstehn Ventilationsverlusten an den nicht beaufschlagten Schaufeln.
Quellen
- Willy J G Braunling: Flugzeugtriebwerke, Springer Verlag. Gleichdruckturbine Seite 653 (3. Aufl. 2009) Online
Einzelnachweise
- ↑ Gunt (Hrsg.): Turbinen für gasförmige Fluide. Hamburg (gunt.de [PDF]).
- ↑ Carl Pfleiderer, Hartwig Petermann: Klassiker der Technik: Strömungsmaschinen. Springer, Berlin, Heidelberg 2005, ISBN 978-3-540-26913-7, 10. Die mehrstufigen Strömungsmaschinen, S. 468–534, doi:10.1007/3-540-26913-4_10.
- ↑ Hugo Hoffmann: Lehrbuch der Bergwerksmaschinen: Kraft- und Arbeitsmaschinen. Springer-Verlag, 1950, ISBN 978-3-642-52861-3, S. 125 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ J. Reiser: Verluste und Wirkungsgrade bei Dampfturbinen. 2000, S. 12 (fundus.org [PDF]).