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Title
Vergleich eindimensionaler Verfahren zur Berechnung der Strahlablenkung in axialen Turbinengittern / von Laura Christin Perissutti
AuthorPerissutti, Laura Christin
CensorWillinger, Reinhard
Published2012
DescriptionII, 84 Bl. : graph. Darst.
Institutional NoteWien, Techn. Univ., Mag.-Arb., 2012
LanguageGerman
Document typeMaster Thesis
Keywords (DE)eindimensionale Verfahren / Strahlablenkung / Grenzdruck
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-56049 Persistent Identifier (URN)
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Vergleich eindimensionaler Verfahren zur Berechnung der Strahlablenkung in axialen Turbinengittern [3.18 mb]
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Abstract (German)

Wie aus der Eulerschen Impulsmomentengleichung ersichtlich ist, spielen die Abströmwinkel von Leit- und Laufgitter eine wichtige Rolle bei der Energieumsetzung. Daher ist die Berücksichtigung der Strahlablenkung hinter dem Leitrad von großem Interesse. Strahlablenkung tritt immer dann auf, wenn eine überkritische Entspannung in einem Leitgitter vorgenommen wird, dessen Schaufelkanäle nicht konvergent-divergent gestaltet sind, oder aber, wenn die Kanäle zwar Lavaldüsen sind, das Druckverhältnis jedoch vom Auslegungsdruckverhältnis abweicht. Ersteres ist bei Kleindampfturbinen, z.B. in der Curtis-Stufe, der Fall. Bei dieser wird das Stufengefälle nahezu vollständig im Leitgitter in Geschwindigkeitsenergie umgesetzt.

Auch in den konvergenten Düsen der Regelstufe von Industriedampfturbinen tritt Strahlablenkung auf. Und zwar dann, wenn diese bei Teillast betrieben werden. Denn dort sinkt der Radkammerdruck unter den, dem Frischdampfzustand zugeordneten, kritischen Druck. Zukünftig wird Strahlablenkung aber auch bei Großdampfturbinen ein Thema sein, denn aufgrund der bevorzugten Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Energien ins Stromnetz gewinnt die Regelstufe und der Betrieb in Teillast bei diesen an Bedeutung.

Die vorliegende Arbeit untersucht verschiedene eindimensionale Verfahren zur Berechnung der Strahlablenkung in axialen Turbinengittern.

Ausgangspunkt ist eine Literaturrecherche und Zusammenstellung der infrage kommenden Verfahren. Diese werden anhand ihrer physikalischen Voraussetzungen und Annahmen miteinander verglichen. Anschließend wird detailliert auf die Theorie von drei Berechnungsverfahren zur Strahlablenkung eingegangen. Zwei von diesen berücksichtigen den irreversiblen Charakter der Strahlablenkung und eines setzt verlustlose Strömung voraus. Dabei handelt es sich um die Verfahren von Gretler, Traupel und Baer. Ausgewählt wurden diese drei Methoden aufgrund ihrer guten praktischen Anwendbarkeit. Weiters werden diese drei Verfahren auf die Düse einer typischen Dampfturbinenregelstufe angewendet und die Ergebnisse, d.h. im wesentlichen der Strahlablenkungswinkel in Abhängigkeit von Druckverhältnis und Düsenneigungswinkel verglichen und diskutiert. Zusätzlich wird sich noch mit der Berechnung des niedrigsten, durch Nachexpansion im Schrägabschnitt erreichbaren Gegendruckes beschäftigt.

Ist nämlich die Turbine vollbeaufschlagt oder die Strömung in radialer Richtung seitlich begrenzt - dies ist in der Praxis der Fall, denn dort wird der ringförmige Strömungsraum durch einen Zylinder begrenzt - ist die Nachexpansion auf den Schrägabschnitt beschränkt, so dass der Gegendruck nicht beliebig weit abgesenkt werden kann. Auch hierfür werden verschiedene Verfahren detailliert beschrieben und angewendet sowie deren Ergebnisse verglichen und diskutiert.