Bei dem folgenden Versuch wird mit einem simulierten Wandler gearbeitet, d.h. es besteht kein geschlossener hydrodynamischer Kreislauf.
Folgende Baugruppen werden verwendet:
• Stufenlos regelbarer Elektromotor mit angeflanschter Radialpumpe
• Radialturbine mit Lauf- und Leitrad; auf der Turbinenwelle ist eine Bandbremse angebracht.
• Wasserbecken, mit außerhalb befestigter Pumpe und Turbine.
• Kraftmeßdosen und Meßverstärker zur Aufnahme der Stützkräfte von Pumpe und Turbine
Die Radialpumpe wird über den Elektromotor angetrieben. Dieser ist um seine Längsachse pendelnd aufgehängt und stützt sich über einen Hebelarm von I= 160mm auf einer Kraftmeßdose ab. Das Pumpenmoment kann so über die Länge des Hebelarms und die Kraft errechnet werden. Über einen Stichdrehzahlmesser wird die Pumpendrehzahl bestimmt. Die Turbine besteht aus einem feststehenden Leitrad mit sieben Schaufeln und einem Laufrad. Auf der Turbinenwelle, an der ebenfalls über einen Stichdrehzahlmesser die Turbinendrehzahl abgelesen wird, ist eine Bandbremse angebracht. Diese stützt sich ebenfalls über einen Hebelarm von I= 160mm auf einer Kraftmeßdose ab. Über die Spannung des Bandes kann das abgenommene Turbinenmoment eingestellt werden. Von der Pumpe wird Wasser aus dem Becken angesaugt und über ein Rohr zur Turbine gefördert.
Inhaltsverzeichnis
1 Versuchsaufbau
2 Aufgabenstellung
3 Versuchsdurchführung:
4 Versuchsauswertung
4.1 Exemplarische Beispielrechnung
4.2 Diagramme
5 Diskussion der Ergebnisse
5.1 Versuchskritik
5.2 Diskussion der Kennlinien
5.2.1 Primärkennlinien
5.2.2 Dimensionslose Primärkennlinien
5.2.3 Wandlerkonstante
5.2.4 Wandlerparabeln
5.2.5 Sekundärlinien des Turbinenmomentes
6 Vergleich der Kennlinien mit Trilokwandler
7 Zusammenfassung
8 Literaturangabe
9 Fehlerrechnung (Fehlerabschätzung)
9.1 Exemplarische Beispielrechnung
Zielsetzung & Themen
Die Seminararbeit befasst sich mit der experimentellen Untersuchung eines simulierten hydrodynamischen Wandlers, um dessen Betriebsverhalten und Leistungscharakteristik durch verschiedene Kennlinien zu analysieren und mit theoretischen Modellen zu vergleichen.
- Experimenteller Versuchsaufbau eines hydrodynamischen Wandler-Simulationsmodells.
- Erstellung und Diskussion von Primärkennlinien und dimensionslosen Kennfeldern.
- Anwendung der Ähnlichkeitstheorie auf Wandlerparabeln.
- Analyse der Sekundärlinien des Turbinenmomentes.
- Vergleich der Messergebnisse mit einem realen Trilokwandler.
- Fehlerabschätzung der messtechnisch erfassten Daten.
Auszug aus dem Buch
1 Versuchsaufbau
Bei dem folgenden Versuch wird mit einem simulierten Wandler gearbeitet, d.h. es besteht kein geschlossener hydrodynamischer Kreislauf. Das folgende Bild 1 zeigt den schematischen Versuchsaufbau:
Folgende Baugruppen werden verwendet:
Stufenlos regelbarer Elektromotor mit angeflanschter Radialpumpe
Radialturbine mit Lauf- und Leitrad; auf der Turbinenwelle ist eine Bandbremse angebracht.
Wasserbecken, mit außerhalb befestigter Pumpe und Turbine.
Kraftmeßdosen und Meßverstärker zur Aufnahme der Stützkräfte von Pumpe und Turbine
Die Radialpumpe wird über den Elektromotor angetrieben. Dieser ist um seine Längsachse pendelnd aufgehängt und stützt sich über einen Hebelarm von I= 160mm auf einer Kraftmeßdose ab. Das Pumpenmoment kann so über die Länge des Hebelarms und die Kraft errechnet werden. Über einen Stichdrehzahlmesser wird die Pumpendrehzahl bestimmt. Die Turbine besteht aus einem feststehenden Leitrad mit sieben Schaufeln und einem Laufrad. Auf der Turbinenwelle, an der ebenfalls über einen Stichdrehzahlmesser die Turbinendrehzahl abgelesen wird, ist eine Bandbremse angebracht. Diese stützt sich ebenfalls über einen Hebelarm von I= 160mm auf einer Kraftmeßdose ab. Über die Spannung des Bandes kann das abgenommene Turbinenmoment eingestellt werden. Von der Pumpe wird Wasser aus dem Becken angesaugt und über ein Rohr zur Turbine gefördert.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Versuchsaufbau: Beschreibt die experimentelle Apparatur, bestehend aus Pumpe, Turbine, Wasserbecken und Messeinrichtungen, die zur Simulation des Wandlerbetriebs verwendet wurde.
2 Aufgabenstellung: Definiert die Forschungsziele, insbesondere die Berechnung von Kennlinien, die Untersuchung der Ähnlichkeitstheorie und den Vergleich mit einem Trilokwandler.
3 Versuchsdurchführung: Erläutert das Vorgehen bei der Messung, einschließlich des Aufwärmens der Geräte und des schrittweisen Belastungsvorgangs mittels Bandbremse.
4 Versuchsauswertung: Stellt die mathematischen Grundlagen zur Berechnung der Momente, des Drehzahlverhältnisses sowie der Leistungszahl bereit und liefert exemplarische Berechnungen.
5 Diskussion der Ergebnisse: Analysiert kritisch die Verluste, bewertet die aufgenommenen Kennlinien und prüft die Übereinstimmung mit der Ähnlichkeitstheorie.
6 Vergleich der Kennlinien mit Trilokwandler: Diskutiert die funktionalen Unterschiede zwischen dem Versuchsobjekt und einem Standard-Trilokwandler, insbesondere im Hinblick auf den Wirkungsgrad.
7 Zusammenfassung: Fasst die wesentlichen Erkenntnisse und die Gründe für das vom Standard abweichende Verhalten zusammen.
8 Literaturangabe: Listet die verwendeten Fachbücher und Skripte auf.
9 Fehlerrechnung (Fehlerabschätzung): Dokumentiert die Genauigkeit der Messung und führt die Fehlerfortpflanzungsrechnung für die berechneten Kenngrößen durch.
Schlüsselwörter
Strömungsmaschinen, hydrodynamischer Wandler, Radialpumpe, Radialturbine, Kennlinien, Drehzahlverhältnis, Momentenverhältnis, Wandlerwirkungsgrad, Ähnlichkeitstheorie, Leistungszahl, Wandlerkonstante, Turbinenmoment, Pumpenmoment, Fehlerrechnung, Trilokwandler.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die experimentelle Untersuchung und Auswertung eines hydrodynamischen Wandlers unter Verwendung einer Radialpumpe und einer Radialturbine.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Themen sind die experimentelle Ermittlung von Kennlinien, die Anwendung der Ähnlichkeitstheorie sowie die Analyse von Strömungsverlusten.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das Ziel ist die Erstellung und kritische Analyse des Betriebsverhaltens des simulierten Wandlers sowie der Vergleich mit den theoretischen Grundlagen eines Trilokwandlers.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine experimentelle Methode genutzt, bei der über eine Bandbremse verschiedene Betriebspunkte angefahren und die resultierenden Momente und Drehzahlen erfasst werden.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil erfolgen die mathematische Auswertung der Messergebnisse, die grafische Darstellung der Kennlinien und eine tiefgehende Diskussion der Abweichungen zum idealen Wandler.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Charakteristische Begriffe sind Strömungsmaschinen, Wandlerkennlinien, Ähnlichkeitstheorie und Wirkungsgradanalyse.
Warum erreicht der Wandler in diesem Versuch einen so geringen Wirkungsgrad?
Der geringe Wirkungsgrad von ca. 28 % resultiert primär aus hohen Rohrleitungs-, Spalt- und Reibungsverlusten sowie der fehlenden Nutzung der Austrittsenergie.
Wie unterscheidet sich der Versuchsaufbau von einem echten Trilokwandler?
Im Gegensatz zum Trilokwandler besitzt der Versuchsaufbau kein Leitrad mit Freilauf, weshalb kein optimierter Kupplungspunkt erreicht werden kann.
- Quote paper
- Thomas Grooteboer (Author), 1996, Messung eines Strömungswandlers, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/38744
