-

-

Neben dem Flüssigkeitstransport werden häufig Fördervorgänge von Gasen mittels geeigneter Strömungsarbeitsmaschinen erforderlich. Eine Variante, die bevorzugt bei der Be- und Entlüftung von Systemen eingesetzt wird, ist der Axialventilator. Das Betriebsverhalten einer solchen Maschinenart lässt sich in diesem Versuchsstand untersuchen. Des Weiteren können auch die Einsatzgrenzen (z.B. Pumpgrenze) den Studierenden sehr deutlich vermittelt werden.

 s.o.

 -

Die Energiegewinnung aus erneuerbaren Ressourcen hat in den vergangenen Jahren immens an Bedeutung gewonnen.

Eine schon länger bekannte und genutzte Möglichkeit kommt in diesem Zusammenhang im Rahmen der Wasserkraftanlagen zur Anwendung, in denen unterschiedliche Turbinenarten eingesetzt werden. Die in Flusskraftwerken sehr häufig installierte Bauart ist die nach ihrem Erfinder benannte Kaplan-Turbine.

Die experimentelle Ermittlung des Betriebsverhaltens dieser Wasserkraftmaschinenart ist mittels einer Modellausführung am Versuchsstand möglich. Aufgrund eines im "Saugrohr" installierten Beobachtungsfensters ist es möglich, Kavitationsvorgänge an den Laufradschaufeln den Studenten optisch zu verdeutlichen.

• Fallhöhe H = 6,1 m
• Volumenstrom V = 0,113 m^3/h
• Leistung P = 0,52 kW
• Antriebsdrehzahl (variabel bis) n = 3000  1/min
• Schaufelzahl z = 4
• Laufradaußendurchmesser D(Geh) = 155 mm
• Durchmesser Saugstutzen D(s) = 250 mm

 -

 -

 -

Mikrogasturbinen sind kleine schnelllaufende Gasturbinen mit einer elektrischen Leistung bis ca. 250 kW. Die Hauptkomponenten einer Mikrogasturbine sind ein Verdichter, ein Rekuperator, die Brennkammer, die Turbine und ein Generator. Wird die Mikrogasturbine zur Kraft-Wärmekopplung eingesetzt, wird sie mit einem Modul zur Abwärmenutzung erweitert.

Bei der Capstone C30 wird durch einen Radialverdichter Umgebungsluft angesaugt und auf etwa 3.8 bar Überdruck komprimiert. Vor dem Eintritt in die Brennkammer wird diese Luft im Rekuperator durch das heiße Turbinenabgas vorgewärmt, was zu einer wesentlichen Verbesserung des elektrischen Wirkungsgrades führt. Die verdichtete und vorgewärmte Luft wird mit dem Brennstoff Erdgas in der Brennkammer verbrannt. Das etwa 800 °C heiße Brenngas wird in der Turbine entspannt und treibt dabei den Verdichter und den Generator an. Bevor das Abgas in einen nachgeschalteten Wärmetauscher geleitet wird, kühlt es im Rekuperator durch die Vorwärmung der verdichteten Verbrennungsluft auf eine Temperatur von ca. 270°C ab.

Die Capstone C30 ist eine sog. Einwellenmaschine, bei der die Stromerzeugung über einen Permanentgenerator erfolgt, der mit der Turbine und dem Verdichter direkt auf der Antriebswelle angeordnet ist.

Bei einer Nenndrehzahl von 96.000 Umdrehungen pro Minute beträgt die elektrische Nennleistung 30 kW, die thermische Leistung bei direkter Abgasnutzung 70 kW. Mit der gekoppelten Strom- und Wärmeerzeugung erreicht die Capstone C30 einen Gesamtwirkungsgrad bis zu 78%.

 -

Die Pelton-Turbine wird (wie auch die Kaplan-Turbine) zur umweltschonenden Energiegewinnung in Wasserkraftwerken eingesetzt; im Gegensatz zur Kaplan-Turbine jedoch nicht in Flusskraftwerken mit geringen Fallhöhen, sondern in Hochgebirgsanlagen mit bis zu 2000 m Fallhöhe.

An der Modellturbine des Labors für Strömungstechnik sollen die Studenten vorhandenes Grundlagenwissen durch geeignete Versuche vertiefen. Ein Schauglas gestattet es, mittels einer Stroboskoplampe den Verlauf des Wasserstrahls im Peltonturbinenbecher zu verfolgen, um so den Energieübertragungsmechanismus besser zu verstehen.

• Fallhöhe H = 46 m
• Volumenstrom V = 37,4 m^3/h
• Leistung P = 3,73 kW
• Drehzahl n = 1130 1/min
• Schaufelzahl z = 23
• Laufradaußendruchmesser D(a) = 301 mm

 -

 -

Die Kenntnisse von Strömungsverlusten in Rohrleitungsbauelementen sind für Maschinenbauingenieure notwendiges Grundlagenwissen. Die Vorlesung "Strömungsmechanik" vermittelt hierzu die theoretische Basis. Ein besseres Verständnis dieser Zusammenhänge stellt sich erfahrungsgemäß erst mit der experimentellen Erprobung des Erlernten ein.

Die Strömungsverluste wichtiger Bauelemente wie

lassen sich an o.g. Versuchsstand mittels Druckverteilungsmessungen im Zustrom und Abstrom der betreffenden Elemente experimentell ermitteln und in Form von Verlustziffern auswerten. Die Überprüfung der Verlustziffern auf eine mögliche Reynoldszahlabhängigkeit kann durch variable Strömungsgeschwindigkeiten festgestellt werden.

- 

 -

- 

Der Windkanal des Fachbereichs ist nach dem Göttinger Standardtyp für kleine Geschwindigkeiten bis 58 m/s aufgebaut. Der Göttinger Standardtyp ist ein stationär betriebener Umlaufwindkanal, bei dem das Strömungsmedium Luft in einem geschlossenen Kreislauf mit Hilfe eines Gebläses umgewälzt wird.

Die Luft wird von der offenen Messstrecke des Kanals durch den Diffusor, beschaufelte Umlenkecken, den Gleichrichter und die Düse zur Vorkammer der Messstrecke zurückgeführt. Das Gebläse ist weit von der Messstrecke entfernt, nur so können Störungen durch Drall und Ungleichförmigkeit in den nachfolgenden Einbauelementen ausgeglichen werden. In der Messstrecke herrscht Umgebungsdruck und eine annähernd konstante Umgebungstemperatur.

Messtechnisch ist der Windkanal mit einer modernen Druck- und Kraftmesstechnik ausgestattet. Damit können die Druckverteilungen und Kraftwirkungen an den in der Messstrecke eingespannten Versuchskörpern ermittelt werden.