Klausur Fluidenergiemaschinen Fragen H Lösung:

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1 Klausur Fluidenergiemaschinen (mit Lösungen).0.00 Fragen. Wasser soll mit einer Pumpe von einem unteren Becken in ein oberes Becken gefördert werden. Beide Becken sind offen. a) Stellen Sie qualitativ eine Anlagenkennlinie zusammen mit der gegebenen Pumpenkennlinie im folgenden Bild dar und erläutern Sie den Verlauf. b) Wie verändert sich der Betriebspunkt der Anlage, wenn eine zweite gleiche Pumpe parallel dazu geschaltet wird? Wie verhalten sich die Volumenströme bei gleicher Förderhöhe? H V & h geo

2 . Benennen Sie die typischen Komponenten einer Kreiselpumpe Spiralgehäuse Saugstutzen (Eintritt) Nachleiteinrichtung Laufrad 5 Welle 6 Stopfbuchse 7 Lagerbock 8 Druckstutzen (Austritt) 8. Beschreiben Sie (eventuell mittels Schaltbild) eine Dampf- und Gasturbinen- Kombination (GuD)

3 . Zeichnen Sie das Geschwindigkeitsdreieck am Ende der Schaufeln für die Eintrittseite des gezeigten Tischventilators und berechnen Sie die Relativgeschwindigkeit am Eintritt. Zeigen Sie anhand der Euler schen Turbinengleichung, dass ohne Leitvorrichtung eine drallfreie Zuströmung günstig für die Energieübertragung ist. Δe u = u v u u v u ist am größten, wenn α und somit u v u = 0. w =, m/s 5. Stellen Sie im Diagramm dar, wie sich die theoretische Kennlinie einer Radialpumpe mit dem Schaufelaustrittswinkel β des Laufrades ändert. H β > 90. Aufgabe V & β = 90 β < 90 & Eine einstufige Pumpe wird bei n = 875 min - getestet. Sie liefert einen Wasservolumenstrom V = 0,5 m /s bei einer Förderhöhe von H = m. Ihr bester Wirkungsgrad beträgt η = a) Berechnen Sie die spezifische Drehzahl n q der Pumpe b) Um was für einen Pumpentyp handelt es sich vermutlich? c) Berechnen Sie die erforderliche Antriebsleistung P el im Nennpunkt. a) V& 0,5 n q = n = 875 = H 67,8

4 b) Es handelt sich um ein Radialrad (Niederdruckrad) V & ρg H η c) P el = =. Aufgabe 7,86 kw Von einer einstufigen, adiabat arbeitenden Strömungsmaschine mit drallfreier Zuströmung sind folgende Daten bekannt: Schnelllaufzahl: σ =,5 Durchmesserzahl: δ =,5 Polytroper Wirkungsgrad : η = 0,89 pol Druckdifferenz zwischen Austritt und Eintritt : p - p = 0,8 bar A E Drehzahl : n = 500 min - Fluiddichte : ρ = 000 kg/m. Begründen Sie, ob es sich bei der aschine um eine Kraft- oder um eine Arbeitsmaschine handelt!. Um welchen aschinentyp handelt es sich laut beigefügtem Cordier-Diagramm?. Skizzieren Sie einen eridianschnitt der aschine!. Wie groß sind der Volumenstrom V & und der äußere Laufraddurchmesser D der aschine?.5 Bestimmen Sie die Durchflusskennziffer φ der aschine!. y = Δp/ρ y > 0 Arbeitsmaschine. Axialpumpe (Cordierdiagramm siehe nächstes Blatt). La Le n V& = ϕ σ y V& = Ψ y ( ) π n mit y = (p A p E ) / ρ und n = 500 / 60 s - V & = 5, m /s δ V& D = =,087 m π y. Aus σ = ( π ).5 ϕ = = = 0,98 oder mit Cordier-Diagramm = 0, σ δ,5,5

5 Cordier-Diagramm

6 . Aufgabe Von einer Stufe einer axialen ehrstufen-turbine sind folgende Daten bekannt: Konstante Durchflusszahl: φ = φ = φ = 0. 0 Drallfreie Abströmung: α = 90 o Reaktionsgrad: r = 0.5 h Durchmesser der mittleren Stromlinie: D = D = D = 0.66 m m0 m m Adiabate Arbeitsweise q = 0 Drehzahl n = s -. Um welche Art von Turbinenstufe handelt es sich hier?. Skizzieren Sie einen qualitativ richtigen eridianschnitt der Stufe und tragen Sie die Kontrollebenen ein!. Zeichnen Sie ein zugehöriges qualitativ richtiges h-s-diagramm mit den Isobaren p 0, p und p und tragen Sie neben den kinetischen Energieanteilen c 0 /, c / und c / die folgenden Enthalpiedifferenzen für das Leitrad und das Laufrad ein: verlustbehaftete Enthalpiedifferenz im Leitrad Δh verlustbehaftete Enthalpiedifferenz im Laufrad Δh isentrope Enthalpiedifferenz im Leitrad Δh s isentrope Enthalpiedifferenz im Laufrad Δh s gesamte Enthalpieänderung in Leitrad und Laufrad Δh totale Enthalpieänderung Δh t. Wie lässt sich der thermodynamische Stufenwirkungsgrad berechnen, wenn alle Größen gegeben sind?. r h = 0,5 Trommelbauart (Reaktionsstufe)..

7 . Δh η ad = Δh + Δh S S