Pumpen, Ventilatoren und Kompressoren

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1 WISSENSCHAFTLICHE BÜCHEREI Pumpen, Ventilatoren und Kompressoren radialer und axialer Bauweise A. de Koväts Dipl.-Ing. der Technischen Hochschule Budapest, New York G. Desmur Ingenieur des Arts et Manufactures, Paris ins Deutsche übertragen und ergänzt von Dipl.-Ing. Peter Hergt und Dipl.-Ing. Helmut Zilling VERLAG G. BRAUN KARLSRUHE

2 Inhalt 1. Teil STRÖMUNGSTECHNISCHE GRUNDLAGEN Seite 1 Allgemeines über Turbomaschinen I 2 Strömung in Kanälen 3 3 Bewegung realer Flüssigkeiten Energieverluste Gerade Kanäle Scheibenreibung Strömung in einem Krümmer Strömung in divergenten Kanälen Diffusoren Die Wirbel und die Zirkulation Mischungsverluste 25 4 Strömung um Tragflügel und Gitter Teil BERECHNUNG UND KONSTRUKTION VON RÄDERN UND DIFFUSOREN 5 Arbeitsweise einer Pumpe (eines Ventilators oder Kompressors) Grundbegriffe Bezeichnungen Zerlegung und Zusammensetzung von Geschwindigkeiten Geschwindigkeitsdreiecke EuLERsche Gleichung Druckziffer Lieferziffer spezifische Drehzahl 46 6 Berechnung des Rades Allgemeine Betrachtungen Dimensionslose Größen Bestimmung der Hauptabmessungen Schaufelberechnung Bestimmung der notwendigen Schaufelfläche Bestimmung und Lage des Schaufelprofils Radialräder Berechnung radial durchströmter Räder nach der modifizierten Tragflügeltheorie Hinweise für die Anwendung dieser Rechenmethode Der Koeffizient für die gegenseitige Beeinflussung der Schaufeln in Kreisgittern Radialräder für hohen Druck Axialräder Beschaufelung der Wirbelflußmaschinen (freier Wirbel, System I) 82

3 6.8.2 Beschaufelung nach dem System des erzwungenen Wirbels (System II) Vergleich der beiden Systeme Halbaxiale Räder 98 7 Konstruktion des Laufrades Einfache Methoden Ill 7.2 Doppelt gekrümmte Schaufeln (FBANCis-Räder) Diffuseren Leiträder Spiralgehäuse Gleichrichter Spiralen Strömung am Radaustritt Schaufelloser Diffusor Die Form des optimalen Spiralgehäuses Spiralen mit kreisförmigem Querschnitt Beschaufelter Diffusor (Leitrad) Gleichrichter Saug- und Druckleitungen Berechnung der Energieverluste Hydraulische Verluste Scheibenreibung Leckverluste Mechanische Verluste Lagerreibung Stopfbüchsreibung Gesamtwirkungsgrad Einfluß der Verluste auf den Wirkungsgrad Einfluß der Druckziffer Einfluß der Drehzahl Einfluß der Förderhöhenaufteilung Einfluß der Aufteilung der Fördermenge Änderung der Verluste bei geometrisch ähnliehen Pumpen Kavitation Berechnung der Kennlinie Verhalten einer Pumpe bei außergewöhnlichen Betriebsbedingungen Axialschub, Axialschubausgleich, Radialschub Axialschub Schub am Axialrad Schub am Radialrad Schub am offenen Laufrad (ohne vordere Deckscheibe) Axialschubausgleich eines Rades Hydraulische Entlastungssysteme und ihre Stabilität Kennfeld einer Entlastungseinrichtung Radialschub 199

4 14 Regelung von Pumpen und Ventilatoren und ihre Anpassung an geänderte Betriebsverhältnisse Regelung Anpassung eines Rades an geänderte Betriebsverhältnisse Änderung des Spiralgehäuses Teil ANWENDUNG DER PUMPEN UND VENTILATOREN 15 Wald der Pumpen- und Ventilatorentypen Drehzahl Saughöhe Wirkungsgrad Spezielle Konstruktionen Herstellungsfragen Gesichtspunkte hei der Projektierung Pumpenanlagen Ventilatorenanlagen Messungen an Pumpen und Ventilatoren Versuchsmethoden notwendige Messungen Versuche an einer Pumpe Versuche an einem Ventilator Messungen bei Grundlagenuntersuchungen Spezialpumpen Speisepumpen Umwälzpumpen für Dampfkessel und Atomreaktoren Kondensatpumpen Bewässerungs- und Kondensatumwälzpumpen Abwasser- und Schlammpumpen Baggerpumpen Pumpen für die chemische Industrie und für Zuckerfabriken Pumpen für Fördermedien mit großer Zähigkeit (Ölpumpen) Speicherpumpen Bohrlochwellenpumpen Tragbare Pumpen Unterwassermotorpumpen Selbstansaugende Pumpen Spezialventilatoren Teil TURBOKOMPRESSOREN 20 Thermodynamische Grundlagen Unterschallverdichter 279

5 22 Berechnung der Verluste Hydraulische Verluste und Verluste durch Wärmeabstrahlung Scheibenreibungsverluste Spaltverluste Mechanische Verluste Grundsätzliche Probleme bei der Wahl des Kompressorentyps Berechnung der Laufräder und der Diffuseren (Leiträder) Kennlinien von Kompressoren Regelung von Kompressoren Teil MECHANISCHE PROBLEME 27 Konstruktive Einzelheiten Gehäuse Wandstärke der Gehäuse Räder Schaufeln von Axialrädern Wellen Kompressorenwellen Lager Auswuchten Stopfbüchsen Teil 2«Beispiele Auslegung einer Reihe von Hochdruckpumpen Mitteldruckpumpe Propellerpumpe, Ventilator zur Förderung heißer Gase Propellerventilator Thermodynamische Berechnung eines Radialverdichters Thermodynamische Berechnung eines Axialverdichters 375 Literatur 389 Autorenverzeichnis 392 Sachverzeichnis 393