Schaufeleigenschaften

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Schaufeleigenschaften

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► IMPELLER | Blade properties

Die Festlegung der Schaufeleigenschaften erfolgt in 3 Schritten:

(1) Grundlegende Einstellungen (Blade Setup)

(2) Definition der Entwurfsschnitte (Spans)

(3) Schaufelwinkel (Blade angles)

Absolute und relative Strömung

Absolutgeschwindigkeit

Relativgeschwindigkeit

Umfangsgeschwindigkeit


Kinematische Grundgleichung
der Turbomaschinen

Geschwindigkeits-Dreiecke

Radiales Laufrad

Axiales Laufrad

Signifikante Querschnitte

Index

Position

0

unmittelbar vor

Vorderkante

1

unmittelbar nach

2

unmittelbar vor

Hinterkante

3

unmittelbar nach

Axiales Laufrad

Radiales Laufrad
Pumpe, Ventilator, Verdichter

Radialer Rotor
Gas-/Wasser-Turbine

Festlegung der Schaufelzahl

Übliche Schaufelzahlen sind:

Pumpe

3 ... 7

Abwasser (Wastewater): 1 ... 3

Barske (low nq): 12 ... 24

Inducer: 1 ... 3

Ventilator

6 ... 10

Squirrel cage (Trommelläufer): 30 ... 60

Verdichter

Abhängig vom Abströmwinkel ß2:

12 für ß230°

16 für ß245°...60°

20 für ß270°...90°

Radialturbine

12 ... 20

Axialverdichter

20 .. 40

Axiale Gasturbine

30 .. 70 (100)

Francis-Turbine

6 .. 16

Viele Schaufeln haben eine geringere Schaufelbelastung aber auch höhere Reibungsverluste zur Folge. Weniger Schaufeln erhöhen die Schaufelbelastung und verringern die Reibungsverluste, jedoch können die Strömungsverluste wegen stärkerer Sekundärströmung und die Minderumlenkung ansteigen.

Die empfohlene Schaufelzahl nach Pfleiderer wird als Hinweis des Informations-Symbols angezeigt [ nur für radiale & halbaxiale Pumpen, Ventilatoren und Verdichter ]:

mit kz = 6.5 ... 8.0 für Verdichter, sonst 5.0 ... 6.5.

Die empfohlene Schaufelzahl bei Zuhilfenahme der Zweifel-Druckzahl wird als Hinweis des Informations-Symbols angezeigt [ nur für Axiale Gasturbinen ]:

mit Δz der axialen Sehnenlänge und dav dem mittleren Laufraddurchmesser.

Die Zweifel-Druckzahl liegt im Bereich von ψ = 0.75..1.15 und ist in den approximation functions spezifiziert.

 

Zur Veranschaulichung der einzelnen Schaufelprofil-Schnitte (spans) werden Meridianlinien im Diagramm Meridian im Informations-Bereich rechts dargestellt. Standardmäßig sind diese Meridianlinien äquidistant zwischen Trag- und Deckscheibe angeordnet.

Splitter linked to Main blade

Wenn das Laufrad Splitter-Schaufeln hat, kann die Form der Splitter-Schaufel optional mit der Hauptschaufel verknüpft werden. In diesem Fall stellen die Splitter-Schaufeln verkürzte Hauptschaufeln dar. Im anderen Fall können die Splitter-Schaufeln vollständig unabhängig entworfen werden.

Information

Im rechten Bereich des Dialoges werden Informationen dargestellt, die sich aus den berechneten bzw. festgelegten Werten ergeben.

(1) Velocity triangles

Die Geschwindigkeitsdreiecke für Ein- und Austritt werden veranschaulicht.

Die durchgezogenen Linien entsprechen jeweils den Strömungsgeschwindigkeiten an der Trag- (blau) und an der Deckscheibe (grün).

Durch gestrichelten Linien werden die Geschwindigkeiten unmittelbar vor bzw. nach dem Schaufelbereich dargestellt, um die Verengung des Strömungskanals durch die Schaufeln zu verdeutlichen.

Außerdem werden die Schaufelwinkel durch dicke Linien dargestellt. Dabei wird an der Vorderkante die Fehlanströmung und an der Hinterkante die Minderumlenkung sichtbar.

(2) Values

Zahlenwerte für Geschwindigkeitskomponenten und Strömungswinkel werden tabellarisch angezeigt. Dabei handelt es sich um folgende Größen (kurzer Hinweis erscheint am Mauszeiger):

z

Axiale Position

d

Durchmesser

αF

Winkel der Absolutströmung gegen die Umfangsrichtung

βF

Winkel der Relativströmung gegen die Umfangsrichtung

u

Umfangsgeschwindigkeit

cm

Meridiangeschwindigkeit (cm=wm)

cu

Umfangskomponente der Absolutgeschwindigkeit

cr

Radialkomponente der Absolutgeschwindigkeit

cax

Axialkomponente der Absolutgeschwindigkeit

c

Absolutgeschwindigkeit

wu

Umfangskomponente der Relativgeschwindigkeit: wu+cu = u

w

Relativgeschwindigkeit

τ

Schaufelversperrung (siehe weiter unten)

i

Anstellwinkel (incidence): i = β1B - β1

δ

Deviationswinkel: : δ = β2B - β2

w2/w1

Verzögerungsverhältnis der Relativgeschwindigkeit

c2/c1

Verhältnis der Absolutgeschwindigkeit

ΔαF

Abs. Umlenkungswinkel: ΔαF= αF2 - αF1

ΔβF

Rel. Umlenkungswinkel: ΔβF= βF2 - βF1

φ=ΔβB

Schaufelwölbungswinkel: φ=ΔβB= βB2 - βB1

γ

Abströmbeiwert

Δ(cu·r)

Dralländerung

T

Drehmoment

H/Δpt

Förderhöhe/Druckdifferenz (total-total)

(3) Default ßB

Die Standard-Schaufelwinkel für eine optimale "Free-form 3D"-Schaufelform im Vergleich zu den gerade spezifizierten/ berechneten Winkeln werden angezeigt. Abweichungen von den Standardwerten werden rot gekennzeichnet. Die Standard-Schaufelwinkel werden berechnet basierend auf
  - Stoßfreie Zuströmung für ßB1 an der Schaufel-Vorderkante
  - Euler-Gleichung für ßB2 an der Schaufel-Hinterkante


Für einige vereinfachte Schaufelformen resultieren die Schaufelwinkel  einiger Querschnitte vom Skelettlinien-Entwurf - siehe Schaufelwinkel/ "Auto".

Wenn der Skelettlinien-Entwurf für die Komponente bereits vorliegt, dann werden diese abhängigen Winkel automatisch zur Information berechnet, anderenfalls bleiben die Tabellenzellen leer.