Für Statoren ohne Deckbänder ist ein Radialspalt zwischen der Schaufel und der rotierenden Nabe vorhanden. Die resultierende Blockage beschränkt die Wirkungsgrade von Axialverdichtern. Hub Treatments (HTs) können in der Nabe unterhalb der Statorschaufeln zur Reduzierung dieser Blockage eingebracht werden. Deren Funktionalität besteht aus einer druckgetriebene Rezirkulation. Neben dem Betriebspunkt ändert die Spaltweite die Druckgradienten im wandnahen Bereich, was die Wirkung von HTs beeinflusst. Der Fokus der Arbeit liegt auf der Strömungsinteraktion zwischen HTs und Leitschlaufeln mit unterschiedlichen Radialspaltweiten. Dafür wurden numerische Simulationen an einem Axialverdichter durchgeführt. HTs als Axialnuten wurden eingesetzt und deren Funktionalität anhand einer Variation der Überdeckung des Stators überprüft. Zuerst wurde die Radialspaltvariation ohne HTs durchgeführt. Bei größeren Spaltweiten nimmt die Blockage zu und der Strömungskanal ist vollständig gesperrt. Diese Änderung der Topologie beeinflusst die Druckgradienten und die Rezirkulation der HTs. Instationäre Simulationen mit HTs für angedrosselte Betriebspunkte bestätigen eine spaltsensitive Funktionalität der Technologie. Eine Reduktion der Blockage für größere Spaltweiten erfordert eine Positionierung der HT-Hinterkante stromab von 40% der Gitterbreite. Nur mit dieser Überdeckung reichen die Druckdifferenzen über die Nutlänge für eine wirksame Absaugung von energiearmen Fluid. Für kleinere Spaltweiten ist die Spaltströmung schwächer und eine Positionierung der HT-Hinterkante stromauf von 30% der Gitterbreite ausreichend, um den Spaltwirbel abzuschwächen. Der Anteil der Rezirkulation, der durch die axialen Druckdifferenzen getrieben wird, fällt bei großen Spalten größer aus als bei kleinen Spalten. Für kleine Spaltweiten ist die Rezirkulation vermehrt von den Druckdifferenzen zwischen Druck- und Saugseite getrieben. Die Arbeit zeigt, dass eine spaltspezifische Auslegung von HTs nötig ist.
Aktualisiert: 2020-12-26
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Das Ziel dieser Arbeit ist die regelungstechnische Optimierung der Steuerung eines Brennstoffzellensystems (BZ-System) im dynamischen Betrieb unter der Zuhilfenahme des Softwareentwicklungsprozesses des Rapid Control Prototyping. Erstens wird eine modellgeführte Steuerung der H2-Konzentration mittels eines N2-Diffusionsmodells entwickelt, mittels Simulationen validiert und getestet. Zweitens wird die Optimierung der Regelung des Kühlsystems anhand einer Störgrößenaufschaltung auf die Stellgröße gezeigt und eine Verbesserung der Regelgüte von 4 , % auf 1 , % erzielt. Drittens wird eine Betriebsstrategie für einen Turboverdichter, bestehend aus einer Pumpgrenzüberwachung zur Gewährleistung des sicheren Betriebs und der Regelung des Verdichter- und Kathoden-Luftmassenstroms, entworfen und erfolgreich getestet.
Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der aktuellen BZ-System-Generation der Volkswagen Aktiengesellschaft. Die modellgeführte Steuerung der H2-Konzentration und die Betriebsstrategie für den Turboverdichter sind Lösungen für die aus der neuen Systemarchitektur des untersuchten BZ-Systems entstandenen Herausforderungen an die Steuerung. Die Optimierung der Regelung des Kühlsystems wird als Weiterentwicklung der bis dahin bestandenen Regelung zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit definiert.
Aktualisiert: 2019-12-12
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Die Strömung in Turboverdichtern ist geprägt von instationären Effekten. Ziel dieser experimentellen Arbeit ist die zeitlich aufgelöste Darstellung eines dieser Effekte: der rotierenden Instabilität. Hierbei handelt es sich um ein Phänomen, das dem Auftreten von rotierender Ablösung vorausgeht und bereits im stabilen Arbeitsbereich auftritt. Das bessere Verständnis der rotierenden Instabilität bietet somit auch einen Ansatz zur Klärung der Ursachen, die zu rotierender Ablösung führen.
Zur Durchführung der zeitlich aufgelösten Untersuchung wird im Rahmen dieser Arbeit eine Messmethodik vorgestellt, welche erstmals bei der Strömungsuntersuchung in Turbomaschinen Anwendung findet. Die Methodik basiert auf simultanen Messungen mittels konventionellem PIV und zeitlich hochaufgelöster Hitzdrahtanemometrie. Über die Frequenzanalyse des Hitzdrahtsignals ist es im Postprocessing möglich, die einzelnen PIV-Bilder gemäß ihres Phasenwinkel zu ordnen. Dieser statistische Ansatz ermöglicht die Darstellung und Analyse der zeitlichen Entwicklung von rotierender Instabilität über einer Schwingungsperiode.
Aktualisiert: 2020-06-05
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Der zweite Band des Lehrbuchs „Der Kälteanlagenbauer“ trägt den Untertitel „Grundlagen der Kälteanwendungen“, weil die beschriebenen Kälteanwendungen keinen Anspruch auf Vollständigkeit erheben können.
Im Hinblick auf die immer wichtiger werdende Diskussion der Energieeffizienz, auch für Kälteanlagen, werden die erforderlichen Komponenten wie beispielsweise der Turboverdichter Turbocor oder die elektronisch arbeitende Kühlstellenregelung behandelt.
Die vorliegende 6. Auflage ermöglicht einen umfassenden Überblick des grundsätzlichen kältetechnischen Lehrstoffes für den Kälteanlagenbauer/Mechatroniker für Kältetechnik. Der Vorzug eines Lehrbuchs, das dem Leser die Möglichkeit bietet, die elementaren und weiterführenden Grundlagen jederzeit wieder zu festigen und mit Neuem in Beziehung zu setzen, ohne dass er auf ein früher benutztes Lehrbuch zurückgreifen muss, wird von vielen Lesern so geschätzt, dass der 5. Auflage schnell die nun vorliegende 6. Auflage folgt.
Ausführliche Lösungen zu den zahlreichen Übungsaufgaben helfen, die Zusammenhänge besser zu verstehen und die Lerninhalte zu vertiefen.
Band 1 und Band 2 zusammen ermöglichen die fachbezogene Ausbildung zum/zur Mechatroniker/Mechatronikerin für Kältetechnik und können sowohl in der schulischen als auch in der betrieblichen Aus- und Weiterbildung eingesetzt werden.
Aktualisiert: 2023-03-14
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