Klausur Strömungsmaschinen I SoSem 2015

Ähnliche Dokumente
Kraft- und Arbeitsmaschinen Klausur zur Diplom-Hauptprüfung, 26. Juli 2006

Übungsaufgaben Mathematik 3 MST Lösung zu Blatt 4 Differentialgleichungen

ScandSorb C. Patronen- und Filtersysteme

T6 THERMOELEMENT UND ABKÜHLUNGSGESETZ

Mathe mit Mieze Mia Mia hat Würfel eingenetzt. Mathe mit Mieze Mia

Phasenseparation (Entmischung) in binären, homogenen Mischungen

Die Begriffe der absoluten, relativen und kumulierten Häufigkeit - diskrete Beobachtungen - (empirische Dichte und empirische Verteilung)

Grundlagen der Strömungsmaschinen. Fachhochschule Münster Abteilung Steinfurt Fachbereich Maschinenbau Prof. Dr. R. Ullrich. Übungen zur Vorlesung

Netzgeführte Stromrichterschaltungen

ANATOMIE EINES TURBOLADERS

Formfunktionen (Interpolation): Bedeutung und praktischer Einsatz

7 Drehstromgleichrichter

AUFGABENSAMMLUNG ZUM LEHRGEBIET. AUTOMATISIERUNGSTECHNIK bzw. KONTINUIERLICHE SYSTEME

Klausur Thermische Kraftwerke (Energieanlagentechnik I)

Schaltungen mit nichtlinearen Widerständen

Klausur Strömungsmechanik 1 WS 2009/2010

pauker. Abschluss2014 Prüfungsvorbereitung Übungsmaterial Hauptschule Werkrealschule Realschule

8 Strömungen in Rohrleitungen

Für wen ist dieses Buch? Was ist dieses Buch? Besonderheiten. Neu in dieser Auflage

F5: Dichte fester Körper. Verfasserin: Dan-Nha Huynh, Versuchspartner: Marco Kraft Versuchsbetreuer: K. Sauer Versuchsplatz: 3

Vorgehen zur Kalibrierung von Kamerabildern

Diplomprüfung SS 2012 Elektronik/Mikroprozessortechnik

Bearbeitungszeit: 30 Minuten

1. Theoretische Grundlagen

Grundlagen der Elektrotechnik 2 für WIng Teil 2 S.2

Aufgabenblatt Z/ 01 (Physikalische Größen und Einheiten)


Praktikum Kleinventilator

2.2.6 Betafunktion: Behandlung von Teilchenstrahlen als Vielteilchensystem

DOWNLOAD. Wochenplanarbeit: Würfelnetze. Differenzierte Arbeitsblätter für den inklusiven Unterricht. Wochenpläne Mathematik Klasse 4

Gasdynamik Die Gasdynamik beschreibt kompressible Strömungen, d.h. Strömungen mit Dichteänderungen:

Grundlagen experimenteller Windkanaluntersuchungen: Hitzdrahtmesstechnik

Aufgabe Summe max. P Punkte

11.6 Laval - Düse Grundlagen

Seite 1 von 2. Teil Theorie Praxis S Punkte erreicht

1. Oszilloskop. Das Oszilloskop besitzt zwei Betriebsarten: Schaltsymbol Oszilloskop

Abb. 1 : Regelkreis und OP

3. TRANSISTOREN 3.1. EINLEITUNG 3.2. AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE DES TRANSISTORS PRINZIPIELLER AUFBAU DES TRANSISTORS

Einführung in FEM Motivationsbeispiel. Berechnungsbeispiel COMSOL Multiphysics: Elastizitätsberechnung eines F1 Frontflügels.

Bearbeiten Sie in einer Zweiergruppe das Thema Photovoltaik. Lösen Sie der Reihe nach die Ihnen gestellten Aufträge.

Aufgaben zu geometrischen Grundbegriffen 1

Energie- und Kältetechnik Klausur WS 2008/2009

Vergleich von Freistrahlmodellen

Vergleich von experimentellen Ergebnissen mit realen Konfigurationen

Berechnungen bei dynamischer Belastung: Kritische Drehzahl n zul.

Windspiel. Material 8 1/2014 PRAKTIPP KOMPASS

Klausur zu Methoden der Statistik II (mit Kurzlösung) Sommersemester Aufgabe 1

Übertrittsprüfung 2015

Investigation of axial dispersion and simulation of flow within metal foam

Gesellschaft für Informatik, Arbeitskreis IV Beratung

pauker. Abschluss2014 Prüfungsvorbereitung Übungsmaterial Hauptschule Realschule

Labor Messtechnik Versuch 4 Dehnungsmesstechnik

pauker. Abschluss2014 Prüfungsvorbereitung Übungsmaterial Hauptschule Realschule Gesamtschule EK Sekundarschule Typ B

Wir machen das Beste aus Ihren Forderungen. Tierärztliche Verrechnungsstelle Heide r.v.

Grundfachklausur Teil 2 / Statik II

Klausur Technische Logistik I 31. Januar 2013

Thermodynamik 2 Klausur 17. Februar 2015

Abiturprüfung Baden-Württemberg 1986

Betriebsverhalten des Z-Source-Wechselrichters

Messunsicherheit und Fähigkeit

Auslegung einer Dampfturbine

WDS.01 VAE ROADMASTER VAE GmbH

Klausur zur Veranstaltung Industrielle Produktionssysteme im SS 04

Optima CG / Optivent CG. Innovative TAV-Decken Lösungen für Operationssäle

Wenn der Pharma-Markt für Sie unruhiges Gewässer ist, bringen wir Sie auf. Erfolgskurs.

Maximale Sicherheit auch unter Tage: funkwerk TETRA FT4 S Ex

Mathematik. Aufgabenheft. Testteil. für Schülerinnen und Schüler. Name: Zentrale Lernstandserhebung in der Jahrgangsstufe 8 LSE 2008

Schriftliche Prüfung aus VO Kraftwerke am Name/Vorname: / Matr.-Nr./Knz.: / V1 = 2,7 Liter

NH3 Kälteanlage PFA/ Inhalt

Formelsammlung Fundamentum. Beginnen Sie jede Aufgabe auf einem neuen Blatt. Bei jeder Aufgabe steht die jeweilige maximale Punktzahl.

Berechnung der Strömung im Laufrad einer Kreiselpumpe

Liebe Schüler der zukünftigen 7. Klassen des Marie-Curie- Gymnasiums

Raumgeometrie - gerade Pyramide

Betriebsfeld und Energiebilanz eines Ottomotors

ENGINEERING F HV. Department of Engineering.

Liechtensteinisches Gymnasium

Übungssunterlagen. Energiesysteme I. Prof. Dr.-Ing. Bernd Epple

Klausur 12/1 Physik LK Elsenbruch Di (4h) Thema: elektrische und magnetische Felder Hilfsmittel: Taschenrechner, Formelsammlung

Lösungen Prüfung Fachmaturität Pädagogik

Lösungen Jahresprüfung Mathematik. 1. Klassen Kantonsschule Reussbühl Luzern. 26. Mai 2015

Z440 EE Management Workstation

Aufgabensammlung zur Systemtheorie und Regelungstechnik

Abschlussklausur Makroökonomie

Aufnahmeprüfung 2015 für die Berufsmaturitätsschulen des Kantons Zürich

GRUNDLAGENLABOR CLASSIC RC-GLIED

Übungsaufgaben zur Thermodynamik

ABZÄHLPROBLEME BEI BÄUMEN B =

Gaby Hilb und Patrick Hoyer Strategische Institutsanalyse

Auslegung, Entwurf, Nachrechnung und Optimierung einer Hochdruck-Turboverdichterstufe

Berufsreifprüfung Mathematik

UNSER KONZEPT FÜR ERFOLGREICHE IMMOBILIENWERBUNG mit allen Umsetzungsschritten und konkreter Preiskalkulation

5A, 5B, 5C, 5D, 5E, 5F, 5S

bintec HotSpot Lösung

Grundlagen der Berechnung von hydraulischen Strömungsmaschinen

11 Üben X Affine Funktionen 1.01

, Magenta= 0. , Weiss= 1. . Für a = 0 hat man Schwarz, für a = 1 Weiss. Dazwischen alle. möglichen Übergänge von dunkelstem Grau zu hellstem Grau.

Lernsituation: Eine Leuchtstofflampe an Wechselspannung untersuchen. Arbeitsauftrag 1: Errechnen von Spannungswerten und Zeichnen einer Sinuslinie

Bosch BEA 750 Abgas-Messsystem Innovative Lösungen für eine saubere Umwelt

Transkript:

Klasr Strömngsmaschinen I SoSem 2015 26. Agst 2015, Beginn 13:00 Uhr Prüfngszeit: 90 Minten Zgelassene Hilfsmittel sind: Taschenrechner Geodreieck Zeichenmaterial gestellte Formelsammlng Andere Hilfsmittel, insbesondere: alte Klasren Übngsnterlagen, Skript, Folienmdrck, eigene Formelsammlng Handy, Laptop, Fachbücher sind nicht zgelassen. Anmerkngen zr Bearbeitng: Verwenden Sie dokmentenechte Stifte (nicht rot oder grün!). Rechen- nd Lösngswege sind darzstellen. Annahmen sind kenntlich z machen. Zwischen- nd Endergebnisse sind detlich hervorzheben. Afgabe 1. Verständnisfragen 2. Diffsor 3. Cordier-Diagramm Gesamt Geschätzte Daer mögliche Pnkte 40 min 39 20 min 17,5 25 min 24,5 85 min 81 erreichte Pnkte Name, Vorname:... Matrikelnmmer:... Wir wünschen Ihnen viel Erfolg! Dr.-Ing. Florian Herbst Dr.-Ing. Arne Vorreiter Dipl.-Ing. Ltz Schwerdt Sönke Teichel, M.Sc. Klasr_SMaschI_2015_SS_20150826_v22..docx

Afgabe 1 Verständnisfragen 1.1 Die Zstandsänderngen in einem Trbinenlafrad sollen in dem nten gegeben h-s Diagramm dargestellt werden. Tragen Sie die folgenden Größen in das Diagramm ein nd kennzeichnen Sie die Zstandsänderngen! Definieren Sie den isentropen Trbinenwirkngsgrad! (10 Pnkte), 2,Δh,, 2,,,Δh,,,Δh 1.2 Was versteht man nter pmpen bei Verdichtern, was nter Rotating Stall Nennen Sie die Unterschiede. (3 Pnkte) Seite 2 von 11

1.3 Im Aslegngspnkt eines Verdichters (BP ideal ) wird das Profil mit der relativen Strömngsgeschwindigkeit w ideal angeströmt. Die relativen Anströmngen w A nd w B entsprechen den Betriebspnkten BP A nd BP B af der der gleichen Drehzahllinie wie BP idea al. (3 Pnkte) Zeichnen Sie die Betriebspnkte BP A nd BP B qalitativ in das nten rechts stehende Verdichterkennfeld ein. Markieren nd benennen Sie ach die Grenzen des Verdichterkennfeldes für hohe nd geringe Massenströme. 1.4 Gegeben sind die Haptströmngsrichtngen am Eintritt nd Astritt verschiedenen Strömngsmaschinen. Ordnen Sie den angegebenen Strömngsrichtngen den zgehörigen Maschinen-typ (Radialverdichter, Radialtrbine, Axialmaschine, Diagonalverdichter) z. (4 Pnkte) Maschinentyp Strömngsrichtng am Eintritt axial axial axial radial Strömngsrichtng am Astritt radial diagonal/radial axial axial Seite 3 von 11

1.5 Gegeben sind die Profile zweier Lafschafelreihen. Begründen Sie mit Hilfe der jeweiligen An- nd Abströmng im Relativsystem welches das Verdichter- nd welches das Trbinenprofil ist. Wählen Sie as den gegeben Haptachsen- des richtngen a), b), c) nd d) die Richtng der Umfangsgeschwindigkeit jeweiligen Profils as nd zeichnen Sie diese ein. Markieren Sie jeweils die Drcknd Sagseite der Profile. (6 Pnkte) a) b) d) c) Seite 4 von 11

1.6 As der Praxis. Im Verschsbetrieb der TFD-Lfttrbine wrde eine 1,5-stfige Konfigration der Trbine af dem Prüfstand nterscht. Während des Betriebs ist dem verantwortlichen Verschsingenier Herrn Dipl.-Ing. H. afgefallen, dass einige Messwerte nicht den Erwartngen entsprachen. Nach jeglicher Betrachtng von redzierten Größen nd Normzständen nd der genaen Analyse der zr Verfügng stehenden Messdaten wrde entdeckt, dass af der letzten Schafelreihe (Stator 2) eine nerwartete Inzidenz aftrat. Folgende Randbedingngen sind as der Betriebsüberwachng bekannt: Größe Aslegng Verschsbetrieb Drehzahl 6000 min -1 6000 min -1 Massenstrom 10 kg/s 10 kg/s Astrittsdrck 90.000 Pa 100.000 Pa Welche Zsammenhänge führen z der beobachteten Inzidenz nd handelt es sich dabei m eine drck- oder sagseitige Inzidenz? (4 Pnkte) Seite 5 von 11

1.7 Die gegebenen Geschwindigkeitsdreiecke lassen sich drch die Kennzahlen: Drchflsszahl φ, den Betrag der Leistngszahl ψ nd den Reaktionsgrad R eindetig beschreiben. Vergleichen Sie jeweils die Geschwindigkeitsdreiecke A nd B nd geben Sie an wie sich die oben genannten Kennzahlen verändern! (> größer, < kleiner, = gleich) (9 Pnkte) Geschwindigkeitsdreieck A Geschwindigkeitsdreieck B >,<,= φ A φ B c 1 ψ A ψ B R A R B φ A φ B ψ A R A ψ B R B φ A φ B ψ A ψ B R A R B Seite 6 von 11

Afgabe 2 Diffsor Im Diffsor-Diagramm nach Sovran nd Klomb (1965) werden die Ein- nd Astrittsflächen, der ideale nd reale Drckafba sowie die Länge eines Diffsors graphisch in einen Zsammenhang gebracht. Die Position in dem Diagramm ist für den hier betrachteten konischenn Diffsor in Abbildng 1 dargestellt. Für einen konischen Diffsor sind folgende Werte/Randbedingngen gegeben: Parameter Qerschnittsfläche am Eintritt Massenstrom Drck am Eintrittt Temperatr am Eintritt Idealer Drckbeiwert Spez. Gastkonstante Isentropenexponent Zeichen A 1 ṁ p 1 T 1 c p,i R s κ Einheit m 2 kg/s Pa C - J/(kg K) - Wert 0,10 9,5 90.000 25,0 0,84 287 1,4 I) Die Strömng ist drallfrei. II) Am Eintritt des Diffsors ist noch keine Grenzschicht vorhanden. Abbildng 1: Diffsor-Diagramm für konische Diffsoren (Sovran nd Klomb, 1965) Seite 7 von 11

Ergänzng zr Formelsammlng: c p p ρ c, 2 c, 1 1 A A Afgabe: 2.1) Berechnen Sie am Eintritt die Dichte nd Strömngsgeschwindigkeit! (3 Pnkte) 2.2) Bestimmen Sie die Schallgeschwindigkeit am Eintritt des Diffsors nd zeigen Sie, dass die Strömng hier als inkompressibel betrachtet werden kann (Ma < 0,3)! (4 Pnkte) 2.3) Lesen sie den Wert für den Drckbeiwert c p as dem Diagramm ab nd bestimmen Sie den statischen Drck am Astritt des Diffsorss nd den statischen Drck bei idealem Drckafba! (3,5 Pnkte) 2.4) Berechnen Sie den Drchmesser am Eintritt sowie die ideale nd die real gentzte Fläche nd deren Drchmesser am Astritt! (5,5 Pnkte) 2.5) Welche Verdrängngsdicke weist die Grenzschicht am Astritt des Diffsors af? (1,5 Pnkte) Seite 8 von 11

Afgabe 3 Cordier-Diagramm Sie haben die Afgabe mit Hilfe des Cordier Diagramms (Abbildng 2) die Voraslegng einer einstfigen Axialtrbine als Repetierstfe drchzführen. Die Anströmng soll rein axial erfolgen, die Axialgeschwindigkeit ist in spannweiten Richtng konstant. Der arithmetische, mittlere Drchmesser der Maschine soll konstant sein. Den axialen Verlaf der Kanalhöhe der Maschine gestalteten Sie dabei so, dass die Axialgeschwindigkeit sich in der Stfe nicht ändert. Folgende Aslegngsdaten sind gegeben: Drehzahl 25.000 min -1 Massenstrom 5 kg/s Statische Dichte am Eintritt 1,4 kg/m 3 Leistng! -235 kw Polytroper Wirkngsgrad " #$% &# 0,95 Drchmesserverhältnis am Eintritt ' ()*+ /' -+.ä/0+ 0,5 Gegeben: Spezifische Drehzahl: 1 2 3 45 % 7 8 :2; < = 8 Spezifischer Drchmesser: δ 2 >?@AäBC@ % = 8 45 = DE 8 F Strömngsarbeit: y H IJI K LMNOPQML Beispielhaftes Geschwindigkeitsdreieck (entspricht nicht der Lösng) Winkel werden relativ zr Maschinenachse eingetragen: 0 entspricht rein axiale Strömng Strömngen mit Winkel > 0 haben eine positive Umfangskomponente Strömngen mit Winkel < 0 haben eine negative Umfangskomponente (entgegen der Umfangsgeschwindigkeit) β 1 >0 α 1 >0 β 1 <0 α<0 Seite 9 von 11

Afgaben: 3.1) Bestimmen Sie mit Hilfe des Cordier-Diagramms nd den Aslegngsdaten den arithmetischen, mittleren Drchmesser der Maschine. Zeichnen Sie den Aslegngspnkt der Maschine ins Cordier-Diagramm ein. (6,5 Pnkte) 3.2) As dem mittleren Drchmesser nd den Aslegngsdaten können Sie das Geschwindigkeitsdreieck bestimmen. (12,5 Pnkte) Bestimmen Sie die Strömngswinkel R, R, S, R, S nd alle dafür notwendigen Geschwindigkeitskomponenten. Zeichnen Sie das Geschwindigkeitsdreieck nd bezeichnen Sie die Geschwindigkeitsvektoren. Falls Sie Afgabe 3.1 nicht gelöst haben nehmen Sie ' T 0,19 an. 3.3) Ihr Chef ist von Ihrer Aslegng so begeistert, dass Sie ach für höhere Leistngen verwendet werden soll. Z diesem Zweck soll die Maschine in alle Ramrichtngen gleichmäßig vergrößert (skaliert) werden, m den Massenstrom m den Faktor 2 af 10 kg/s z erhöhen. Das Geschwindigkeitsdreieck soll dabei nverändert bleiben (alle Winkel nd Geschwindigkeiten bleiben nverändert), m die bisherigen Schafelprofile verwenden z können. Um welche Faktoren müssen sich daz die folgenden Größen ändern? Axialgeschwindigkeit c ax Umfangsgeschwindigkeit Drehzahl n mittlerer Drchmesser D m Stellen Sie Ihre Überlegngen anhand der Berechnngsschritte as Afgabe 3.2 nachvollziehbar dar. Es sind keine weiteren Gleichngen notwendig! (5,5 Pnkte) Seite 10 von 11

Klasr Strömngsmaschinen I Abbildng 2:: Cordier Diagramm für einstfige Trbomaschinen (Dbbel, 22. Afl.) Seite 11 von 11