Schraubenkompressoren sind in der Industrie weit verbreitet und dadurch für einen großen Teil des weltweiten elektrischen Energieumsatzes verantwortlich. Die in der Regel in Schraubenkompressoren verwendeten Rotoren mit konstanter Rotorsteigung stellen dabei stets einen Kompromiss zwischen den beiden primär vorherrschenden dissipativen Mechanismen, Spaltmassenströmen und Auslassdrosselung, dar. Rotoren mit nicht-konstanter Rotorsteigung bieten eine vielversprechende Möglichkeit zur energetischen Verbesserung von Schraubenkompressoren.
In diesem Band wird das Potenzial nicht-konstanter Rotorsteigung auf Grundlage dimensionsloser Kennzahlen für eine große Variationsbreite an Randbedingungen untersucht. Die Genauigkeit der dafür durchgeführten Kammermodellsimulationen hängt in großem Maße von der Modellierung der maschineninternen Spaltmassenströme ab. Mithilfe von CFD-Simulationen wird daher der Durchfluss durch die Stirn- und Gehäusespalte untersucht und die Ergebnisse anhand eines Versuchsstandes experimentell validiert. Die Ergebnisse fließen anschließend in Form von Strömungsbeiwerten in die Simulation der Schraubenkompressoren ein. Die nicht-konstante Rotorsteigung wird anhand zweier geometrischer Konzepte untersucht und die optimalen Rotorgeometrien sowie die zugehörigen Gütegrade mit der optimalen Lösung konstanter Rotorsteigung gegenübergestellt. Das theoretisch bestimmte Potenzial wird schließlich anhand eines öleingespritzten Prototyps mit nicht-konstanter Rotorsteigung experimentell validiert.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Schraubenkompressoren sind in der Industrie weit verbreitet und dadurch für einen großen Teil des weltweiten elektrischen Energieumsatzes verantwortlich. Die in der Regel in Schraubenkompressoren verwendeten Rotoren mit konstanter Rotorsteigung stellen dabei stets einen Kompromiss zwischen den beiden primär vorherrschenden dissipativen Mechanismen, Spaltmassenströmen und Auslassdrosselung, dar. Rotoren mit nicht-konstanter Rotorsteigung bieten eine vielversprechende Möglichkeit zur energetischen Verbesserung von Schraubenkompressoren.
In diesem Band wird das Potenzial nicht-konstanter Rotorsteigung auf Grundlage dimensionsloser Kennzahlen für eine große Variationsbreite an Randbedingungen untersucht. Die Genauigkeit der dafür durchgeführten Kammermodellsimulationen hängt in großem Maße von der Modellierung der maschineninternen Spaltmassenströme ab. Mithilfe von CFD-Simulationen wird daher der Durchfluss durch die Stirn- und Gehäusespalte untersucht und die Ergebnisse anhand eines Versuchsstandes experimentell validiert. Die Ergebnisse fließen anschließend in Form von Strömungsbeiwerten in die Simulation der Schraubenkompressoren ein. Die nicht-konstante Rotorsteigung wird anhand zweier geometrischer Konzepte untersucht und die optimalen Rotorgeometrien sowie die zugehörigen Gütegrade mit der optimalen Lösung konstanter Rotorsteigung gegenübergestellt. Das theoretisch bestimmte Potenzial wird schließlich anhand eines öleingespritzten Prototyps mit nicht-konstanter Rotorsteigung experimentell validiert.
Aktualisiert: 2021-07-26
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Schraubenkompressoren sind in der Industrie weit verbreitet und dadurch für einen großen Teil des weltweiten elektrischen Energieumsatzes verantwortlich. Die in der Regel in Schraubenkompressoren verwendeten Rotoren mit konstanter Rotorsteigung stellen dabei stets einen Kompromiss zwischen den beiden primär vorherrschenden dissipativen Mechanismen, Spaltmassenströmen und Auslassdrosselung, dar. Rotoren mit nicht-konstanter Rotorsteigung bieten eine vielversprechende Möglichkeit zur energetischen Verbesserung von Schraubenkompressoren.
In diesem Band wird das Potenzial nicht-konstanter Rotorsteigung auf Grundlage dimensionsloser Kennzahlen für eine große Variationsbreite an Randbedingungen untersucht. Die Genauigkeit der dafür durchgeführten Kammermodellsimulationen hängt in großem Maße von der Modellierung der maschineninternen Spaltmassenströme ab. Mithilfe von CFD-Simulationen wird daher der Durchfluss durch die Stirn- und Gehäusespalte untersucht und die Ergebnisse anhand eines Versuchsstandes experimentell validiert. Die Ergebnisse fließen anschließend in Form von Strömungsbeiwerten in die Simulation der Schraubenkompressoren ein. Die nicht-konstante Rotorsteigung wird anhand zweier geometrischer Konzepte untersucht und die optimalen Rotorgeometrien sowie die zugehörigen Gütegrade mit der optimalen Lösung konstanter Rotorsteigung gegenübergestellt. Das theoretisch bestimmte Potenzial wird schließlich anhand eines öleingespritzten Prototyps mit nicht-konstanter Rotorsteigung experimentell validiert.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Die Abreinigung von Ölaerosolen stellt einen wichtigen Prozessschritt in zahlreichen technischen Anwendungen dar. Stets wird die Einhaltung der spezifischen Reinheitsanforderungen unter Minimierung des Druckverlusts und somit des Energieeintrags angestrebt. In dieser Arbeit werden querangeströmte Gewebe als neuartige hocheffiziente Tropfenabscheider untersucht. Ziel der Arbeit ist es, ein fundamentales Verständnis der Vorteile dieser Anströmung unter einem flachen Winkel im Vergleich zur konventionell-senkrechten Anströmung zu gewinnen.
Zur numerischen Abbildung der Strömungs- und Abscheidevorgänge am Gewebe wird ein Mehrskalenmodell entwickelt und anhand von CFD-Simulationen an reduzierten Gewebeausschnitten parametriert. Obwohl die Ölbenetzung der Gewebe bei der Mehrskalenmodellierung vernachlässigt wird, weisen die numerischen Ergebnisse eine gute Übereinstimmung mit experimentellen Trenngraduntersuchungen an Quadratmaschen- und Tressengeweben auf. Dahingegen führt die Ölbenetzung zu einem teils signifikanten Druckverlustanstieg der Gewebe.
Dies wird in der Modellierung am Beispiel von Quadratmaschengeweben durch eine quantitativ-empirische Beschreibung des Öleinflusses auf Basis experimenteller Untersuchungen berücksichtigt. Hierdurch wird eine modelltheoretische Beschreibung des Druckverlust- und Abscheideverhaltens querangeströmter Quadratmaschengewebe in einem breiten Betriebsbereich erzielt. Dies ermöglicht die Berechnung der optimalen Maschenweite als Funktion der Betriebsbedingungen sowie die Ableitung einer einfach anzuwendenden Methodik zur ingenieurtechnischen Auslegung von Abscheidern mit querangeströmten Quadratmaschengeweben. Als Anwendungsbeispiel wird der Einsatz querangeströmter Gewebe als Vorabscheider in ölüberfluteten Schraubenkompressoren betrachtet.
Aktualisiert: 2020-12-26
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