<< Click to Display Table of Contents >> Navigation:  Volute > Spiralengeometrie > Auslegungsvorschrift (Design rule)

Der Durchsatz durch eine Querschnittsfläche A des Umfangswinkels φ berechnet sich allgemein zu:

Mit Qφ=φ / (2π) Qi+Q0 ergibt sich daraus eine Gleichung für den Umfangs­winkel φ in Abhängigkeit vom Außenradius ra:

Die Funktion b(r) ist geometrisch entsprechend der Querschnittsform festgelegt. Die Geschwindigkeit cu wird entsprechend der Auslegungs­vorschrift gewählt. Dazu stehen im Bereich Design rule 2 alternative Möglichkeiten zur Verfügung:

Velocity-based rules

Für alle auf Geschwindigkeiten basierenden Vorschriften wird ein linear ansteigender Volumenstrom Qφ beginnend bei Q0 für φ=0 (Blind-Volumenstrom) und eine Geschwindigkeitsverteilung c über r angenommen. Während Qφ von dem Gesamtvolumenstrom Qi abhängt, wird die Geschwindigkeitsverteilung durch eine Referenzgeschwindigkeit cu am Radius r4, sowie durch eine der folgenden Auslegungsvorschriften definiert. Beide Modellwerte können durch Deaktivierung von Use flow properties from inlet auch manuell gewählt werden.

Pfleiderer

Aus Erfahrung werden die Verluste in etwa minimal, wenn das Spiral­gehäuse so dimensioniert wird, dass das Fluid nach dem Drallsatz strömt. Die Querschnittsflächen werden also nach dem Drallsatz aus­gelegt, d.h. der Drall bleibt nach dem Austritt aus dem Laufrad konstant. Zusätzlich kann noch ein Drallexponent x gewählt werden, so dass die Vorschrift curx = konst. gilt. Für x=1 gilt konstanter Drall, für den Ex­tremwert x=0 wird die Umfangskomponente der Absolutgeschwindigkeit cu am Laufradaustritt konstant gehalten.

Das Integral ist für einfache Querschnittsformen (Rechteck, Trapez, Kreis) geschlossen lösbar, für beliebige Querschnitte kann es numerisch gelöst werden.

Stepanoff

Alternativ kann es günstig sein, die Spirale mit konstanter Geschwin­digkeit in allen Querschnitten über dem Umfang auszulegen. Nach Stepanoff kann diese konstante Geschwindigkeit empirisch ermittelt werden: . Die Konstante ks kann in Abhängigkeit von der spezifischen Drehzahl nq bestimmt werden (siehe Approximationsfunktionen).

Zu beachten ist, dass für eine manuell gewählte Referenzgeschwindigkeit cu,4 die Eingabe von ks keinen Einfluss hat, da c über r konstant ist.

Geometry-based rules

Im Gegensatz zu Velocity based wird hier der Geometrieverlauf direkt vorgegeben. Dazu kann ein beliebiger Höhen-, Flächen- bzw. Fläche-Schwerpunktradius-Verhältnis-Verlauf (Set progression) vorgegeben werden, wobei der Endwert eingegeben werden kann.