[Muki19]

AW: Projekt Wellenturbinenheli

ok das verdichterrad macht wirklich den eindruck das es radial die luft wegbläst, aber dort sitzt doch später der deckel drauf und der verdichter müste doch die luft dann so oder so in den diffusor rein drücken, ob es die luft nun in axial-richtung drückt wäre doch wurst, oder?

die schaufeln sind ja nur unten wo der größte druchmesser ist anderst geformt.
die luft wird sich doch sicherlich eh in der brennkammer zurückstauen und somit kompriemiert oder seh ich das verkehrt?

[htto]

AW: Projekt Wellenturbinenheli

Der Druck im Fluid wird erhöht, wenn der Kanalquerschnitt in Strömungsrichtung größer wird. Beispiel: ein Unterschalldiffusor ist divergent und dient der Druckerhöhung. Der Fall, dass der Druck bei einer Querschnittsverringerung steigt, gilt nur im ßberschall.

Das ist natürlich richtig, aber Du sprichst von Diffusor, und nicht vom Verdichter! Im Verdichter mus der Querschnitt kleiner werden, um zu Beschleunigen, damit im Diffusor dann verzögert werden kann um weiteren Druck aufzubauen.

[Graf Zahl]

AW: Projekt Wellenturbinenheli

Das ist natürlich richtig, aber Du sprichst von Diffusor, und nicht vom Verdichter!

Nur bildet der Schaufelkanal in einem Verdichter (egal ob axial oder radial) eben einen Diffusor mit einem sich erweiternden Querschnitt. Demgegenüber entspricht der Schaufelkanal in der Turbine einer Düse.

[Graf Zahl]

AW: Projekt Wellenturbinenheli

Im Verdichter mus der Querschnitt kleiner werden, um zu Beschleunigen, damit im Diffusor dann verzögert werden kann um weiteren Druck aufzubauen.

Das würde ja bedeuten, dass du im Laufrad ("Verdichter") den Druck absenkst, um ihn dann im Leitrad ("Diffusor") wieder anzuheben.

[htto]

AW: Projekt Wellenturbinenheli

Das würde ja bedeuten, dass du im Laufrad ("Verdichter") den Druck absenkst, um ihn dann im Leitrad ("Diffusor") wieder anzuheben.

Nein, wieso?

Quelle Wikipedia:

Eingesetzt werden diese Verdichter etwa im Abgasturbolader (meist als Radialverdichter) oder in Strahltriebwerken (meist als Axialverdichter).
Hier erhöht sich der Druck jedoch nicht durch den sich verengenden Kanalquerschnitt, sondern vielmehr dadurch, dass der Zwischenraum zwischen den Schaufeln eines solchen Verdichters die Form eines Diffusors einnimmt. Hier steigen der Druck und die Temperatur, während die Geschwindigkeit sinkt. Im sich drehenden Teil einer Verdichterstufe (Laufrad, Rotor) wird der Luft die für den weiteren Druckaufbau nötige kinetische Energie wieder zugeführt.

In Verdichtern, egal ob radial oder Axial, wird der Querschnitt des Strömungskanals nun mal kleiner!

[masterste2000]

AW: Projekt Wellenturbinenheli

Hallo Markus,

was für ein schönes Projekt!!!!

Wünsche dir VIEL Erfolg bei der Fertigung!

Viele Grüße
Stephan

[Graf Zahl]

AW: Projekt Wellenturbinenheli

Darf ich dein Zitat zitieren?

Hier erhöht sich der Druck jedoch nicht durch den sich verengenden Kanalquerschnitt, sondern vielmehr dadurch, dass der Zwischenraum zwischen den Schaufeln eines solchen Verdichters die Form eines Diffusors einnimmt.

Steht doch da, Druckerhöhung durch einen sich erweiternden Kanalquerschnitt, der einen Diffusor bildet! Ja, im Laufrad wird der Totaldruck durch einbringen von Bewegungsenergie erhöht, aber gleichsam muss der Kanalquerschnitt in diesem Laufrad größer werden, damit auch darin eine Druckerhöhung stattfindet.

Mein Hintergrund sind zwar Axialmaschinen, das Prinzip ist doch aber ähnlich zu radialen Strömungsmaschinen. Schau dir Umfangsschnitte von Axialverdichtern an, die Schaufelkanäle von Lauf- und Leiträdern sind als Diffusoren ausgeführt (wir bleiben mal bei subsonischen Verdichtern).

Falls du dich mit dem kleiner werdenden Strömungsquerschnitt bei Axialverdichtern auf den Ringraum beziehst: der wird kleiner, um die Axialkomponente der Strömung konstant zu halten (näherungsweise). Sonst würde es aufgrund der zu starken Verzögerung zu Ablösungen in den hinteren Verdichterstufen kommen.

[htto]

AW: Projekt Wellenturbinenheli

Darf ich dein Zitat zitieren?



Steht doch da, Druckerhöhung durch einen sich erweiternden Kanalquerschnitt, der einen Diffusor bildet! Ja, im Laufrad wird der Totaldruck durch einbringen von Bewegungsenergie erhöht, aber gleichsam muss der Kanalquerschnitt in diesem Laufrad größer werden, damit auch darin eine Druckerhöhung stattfindet.

Mein Hintergrund sind zwar Axialmaschinen, das Prinzip ist doch aber ähnlich zu radialen Strömungsmaschinen. Schau dir Umfangsschnitte von Axialverdichtern an, die Schaufelkanäle von Lauf- und Leiträdern sind als Diffusoren ausgeführt (wir bleiben mal bei subsonischen Verdichtern).

Falls du dich mit dem kleiner werdenden Strömungsquerschnitt bei Axialverdichtern auf den Ringraum beziehst: der wird kleiner, um die Axialkomponente der Strömung konstant zu halten (näherungsweise). Sonst würde es aufgrund der zu starken Verzögerung zu Ablösungen in den hinteren Verdichterstufen kommen.

Da steht doch aber auch, das sich der Kanalquerschnitt verengt! Und wenn du dir so ein Radialrad mal ansiehst, dann muss man nicht messen oder rechnen, das sieht man das der Eintrittsquerschnitt größer als der Austrittsquerschnitt ist.

[Graf Zahl]

AW: Projekt Wellenturbinenheli

Da steht doch aber auch, das sich der Kanalquerschnitt verengt! Und wenn du dir so ein Radialrad mal ansiehst, dann muss man nicht messen oder rechnen, das sieht man das der Eintrittsquerschnitt größer als der Austrittsquerschnitt ist.

1. Wikipedia würde ich nicht als verlässliche Quelle bezeichnen.

2. Der Schaufelkanal jeder einzelnen Stufe wird in Strömungsrichtung größer (Druckaufbau), der Ringraumquerschnitt (so nennt es sich jedenfalls bei Axialmaschinen) wird über alle Stufen kleiner. Letzteres dient aber nicht zur Druck- oder Geschwindigkeitserhöhung, sondern dazu, die Geschwindigkeit (Axialkomponente bei Axialmaschinen) konstant zu halten. Das hatte ich bereits erwähnt.

3. Ich gehe mal davon aus, dass du den Querschnitt meinst, den ich als Ringraum bezeichne. Jedenfalls sollten die Bezeichnungen eindeutig sein, damit es nicht zu Verwirrungen kommt.

4. Verwirrt wurde ich durch deine Aussage, dass die Strömung im Verdichter beschleunigt werden muss, damit sie dann im Diffusor verzögert werden kann. Dann wäre es aber nicht wirklich ein Verdichter, oder?

5. Bernoulli lässt sich nicht umgehen.

[Muki19]

AW: Projekt Wellenturbinenheli

auf wiki steht das:

"Nach dem Gesetz von Bernoulli erhöht sich in einem an Querschnittsfläche zunehmenden Kanal der statische Druck, während die Strömungsgeschwindigkeit sinkt"

desweiteren steht da, das die luft in der turbine keinenfalls schallgeschwindigkeit erreichen darf da sonst dieser effekt umgekehrt wird...(bei einer gasturbine)

wenn ich das richtig gelesen habe funktioniert die turbine so:

-luft wird komprimiert und mit treibstoff vermischt
-dann verbrannt, durch die gas expansion bei der verbrennung wird das turbinenrad angetriben was wiederrum den verdichter antreibt und so den vorgang am "leben" hält.

wie wird den überhaupt die drehzahl gesteuert?
einfach nur mehr sprit rein und fertig?

was beeinflusst denn übermäßig die leistung bei so einer turbine? die kompression oder nur der durchmesser bzw. größe der turbine?

vom prinzip her ist so eine turbine ja total simpel, die richtige form des verdichters und turbinerad zufinden wohl ehr der schwerste teil.
was wäre den das schlimmste beim betrieb was passieren könnte?
-das sie einfach nicht läuft
-oder nur glut-rot wird?

worauf kommt es am ende drauf an?
-das die richtige menge sprit zugeführt wird?
-ist das so empfindlich wie bei einem vergaser?

[Muki19]

AW: Projekt Wellenturbinenheli

wie arbeitet eigendlich diese brennkammer mit dem diffusor zusammen?
habe gelesen das der größte teil der luft vom verdichter zur kühlung dient indem sie außen an der brennkammer entlang strömt und so verhindert das sich die außenwand erhitzt(zu stark erhitzt). und die bohrungen in dem außenmantel der brennkammer dazu dient das luft zur eigendlichen verbrennung-zone kommt.(primärluft)

wie muss so eine brennkammer aussehn?
einfach ein paar löcher rein und gut oder müssen diese eine bestimmte anordnung haben?

wohin strömt die sekundärluft die nur zur kühlung dient?
einfach richtung auslass?

wie ist eigendlich die brennkammer genau aufgebaut? ist das außen nur ein gelochter mantel?
wie sieht diese innen aus?
sind dort mehrere kammern?

auf wiki steht das die luft innen gebremst wird damit die verbrennung besser klapt. damit die luft besser gebremst wird kommen dann mehrere solcher gelochter wände rein?

woraus besteht den die brennkammer?
auch aus diesen "Inconel"

[troll05]

AW: Projekt Wellenturbinenheli

auf wiki steht das:

"Nach dem Gesetz von Bernoulli erhöht sich in einem an Querschnittsfläche zunehmenden Kanal der statische Druck, während die Strömungsgeschwindigkeit sinkt"

Das ist soweit richtig. Ein Turbinenstufe (axial) besteht immer aus Rotor und Stator.Im Rotor wird Energie zugeführt, der Staudruck (Strömungsgeschwindigkeit) steigt, der statische Druck sinkt leicht, der Gesamtdruck steigt durch die Energiezuführung. Im Stator wird denn die Strömung wieder abgebremst, Staudruck sinkt, Stat. Druck steigt. Die Ratio ist in einem Axialverdichter nicht sonderlich hoch, ca. 1:1,4 pro Stufe. Im Radialverdichter passiert ungefähr dasselbe nur steigt der Druck hier im Verhältnis 1:3-4. Das lässt sich aber nicht beliebig oft widerholen, bei Radis ist normalerweise nach der zweiten Stufe Schluss.

desweiteren steht da, das die luft in der turbine keinenfalls schallgeschwindigkeit erreichen darf da sonst dieser effekt umgekehrt wird...(bei einer gasturbine)

Yep, normalerweise geht die durch einen Axi mit relativ konstanten M0.5 (Wird absolut aber deutlich schneller da die Schallgeschwindigkeit eine Funktion der Temp ist und mit jedem Druckanstieg auch die Temp steigt)

wenn ich das richtig gelesen habe funktioniert die turbine so:

-luft wird komprimiert und mit treibstoff vermischt
-dann verbrannt, durch die gas expansion bei der verbrennung wird das turbinenrad angetriben was wiederrum den verdichter antreibt und so den vorgang am "leben" hält.

Genau

wie wird den überhaupt die drehzahl gesteuert?
einfach nur mehr sprit rein und fertig?

Im Prinzip ja

was beeinflusst denn übermäßig die leistung bei so einer turbine? die kompression oder nur der durchmesser bzw. größe der turbine?

Mehrere Faktoren. Durchmesser, Anzahl der VerdichterstufenDruckverhältnis und deren , Grösse der Brennkammer, Anzahl und Effizienz der Turbinenstufen und noch ein paar Kleinigkeiten mehr

vom prinzip her ist so eine turbine ja total simpel, die richtige form des verdichters und turbinerad zufinden wohl ehr der schwerste teil.

Klingt zwar einfach, ist aber eine Wissenschaft für sich. Zusaätzlich kommt noch die Materialwissenschaft dazu. Eine Grosse Turbine läuft kurz unter dem Schmelzpunkt bei voller Festigkeit, da gibt es nicht viel was diesen Stress mitmacht.

was wäre den das schlimmste beim betrieb was passieren könnte?
-das sie einfach nicht läuft
-oder nur glut-rot wird?

Fall eins ist der häufigere, bei Fall zwei regnet es meist geschmolzenes Metall

worauf kommt es am ende drauf an?
-das die richtige menge sprit zugeführt wird?
-ist das so empfindlich wie bei einem vergaser?

Auch hier wieder viele Faktoren. Der wichtigste ist Spritkontrolle, das ist mindestens genauso empfindlich wie ein Vergaser, dazu kommt noch das Design von Einspritzdüsen und Brennkammern da ein nicht unerheblicher Teil des Sprits un der vorher mühsam verdichteten Luft für interne Kühlung aufgewendet wird.

[troll05]

AW: Projekt Wellenturbinenheli

wie arbeitet eigendlich diese brennkammer mit dem diffusor zusammen?
habe gelesen das der größte teil der luft vom verdichter zur kühlung dient indem sie außen an der brennkammer entlang strömt und so verhindert das sich die außenwand erhitzt(zu stark erhitzt). und die bohrungen in dem außenmantel der brennkammer dazu dient das luft zur eigendlichen verbrennung-zone kommt.(primärluft)

wie muss so eine brennkammer aussehn?
einfach ein paar löcher rein und gut oder müssen diese eine bestimmte anordnung haben?

wohin strömt die sekundärluft die nur zur kühlung dient?
einfach richtung auslass?

Früher waren die Brennkammern flaschenförmig und die Kühlluft wurde ringförmig um die Einspritzdüse herum eingebracht. Das hat aber zu sog. Hotspots geführt da die Turbine zwischen den einzelnen Kammern immer wieder etwas abkühlte.
Darum wurde die moderne Ringbrennkammer entwickelt deren Design den punktuellen Beginn der Verbrennung durch die Form in eine n recht homogenen Flammenkreis kurz vor der ersten Turbinenstufe bringt. Die Külluft kommt teilweise immer noch rund um die Einspritzdüsen rein, teilweise aber auch über die von dir anesprochenen "Löcher".
Die Kühlluft (ist ja auch mehrere hundert Grad heiss) geht dann mit den Verbrennungsrückständen durch die Turbine, da findet dann im Prinzip das gleiche wie im Verdichter statt, nur halt anders herum. Heisse Schnelle Luft wird Energie entzogen, dadurch wird sie langsamer und kühler. Was dann am Ende rauskommt ist aber immer noch so heiss und schnell das durch die Reibung mit der Umgebungsluft jede Menge Lärm entsteht.

[Graf Zahl]

AW: Projekt Wellenturbinenheli

auf wiki steht das:

"Nach dem Gesetz von Bernoulli erhöht sich in einem an Querschnittsfläche zunehmenden Kanal der statische Druck, während die Strömungsgeschwindigkeit sinkt"

Richtig.

desweiteren steht da, das die luft in der turbine keinenfalls schallgeschwindigkeit erreichen darf da sonst dieser effekt umgekehrt wird...(bei einer gasturbine)

Es ist richtig, dass sich dieser Effekt im ßberschall umkehrt. Für diesen Sachverhalt einfach mal nach "Lavaldüse" googlen. Allerdings gibt es auch transsonische Verdichter und Turbinen.

wenn ich das richtig gelesen habe funktioniert die turbine so:

-luft wird komprimiert und mit treibstoff vermischt
-dann verbrannt, durch die gas expansion bei der verbrennung wird das turbinenrad angetriben was wiederrum den verdichter antreibt und so den vorgang am "leben" hält.

Stark verkürzt, aber deswegen nicht falsch.

wie wird den überhaupt die drehzahl gesteuert?
einfach nur mehr sprit rein und fertig?

Vereinfacht gesagt, ja. Allerdings gibt es viele weitere Regelmöglichkeiten, die den Betrieb beeinflussen, z.B. Leitschaufelverstellungen, Ausblasen von Kompressorluft und mehr.

was beeinflusst denn übermäßig die leistung bei so einer turbine? die kompression oder nur der durchmesser bzw. größe der turbine?

Ich gehe mal davon aus, dass du das Gesamttriebwerk meinst und nicht nur die Turbine. Wenn du weiterhin den Schub meinst, dann wird dieser bestimmt durch die Impulsänderung der Luft, die durch das Triebwerk geht. Wenn wir mal den Massenstrom des Treibstoffes vernachlässigen, so ergibt sich der Schub mit Luftmassenstrom x (Austrittsgeschwindigkeit - Eintrittsgeschwindigkeit). Die Austrittsgeschwindigkeit zu erhöhen ist für normale Verkehrsflugzeuge nicht optimal, da so der Vortriebswirkungsgrad verringert wird. Also erhöht man den Luftmassenstrom. Dies erreicht man durch immer größere Bypassverhältnisse, also immer größeren Fans.

vom prinzip her ist so eine turbine ja total simpel, die richtige form des verdichters und turbinerad zufinden wohl ehr der schwerste teil.

Die eigentliche Funktion eines Triebwerkes ist tatsächlich nicht sehr kompliziert, in meinen Augen sogar recht elegant. Das Finden der optimalsten Verdichter- und Turbinenbeschaufelung ist aber wirklich nicht simpel. Dabei gilt es aber nicht nur, die beste aerodynamische Lösung zu finden, sondern das ganze muss z.B. noch strukturmechanisch machbar sein. Da gilt es meist, einen Kompromiss zu finden.

was wäre den das schlimmste beim betrieb was passieren könnte?
-das sie einfach nicht läuft
-oder nur glut-rot wird?

Das allerschlimmste, was bei bei einem Flugtriebwerk passieren kann, ist ein "uncontained failure". Das heisst, irgend ein Triebwerksteil durchschlägt das Gehäuse. Eine Verdichter- oder Fanschaufel durchschlägt das Gehäuse normalerweise nicht. Kritischer sind da die Rotorscheiben der Turbinen. Nehmen wir mal den GAU an: die Welle, die Fan mit Niederdruckturbine verbindet, bricht. Jetzt muss die Turbine den Fan nicht mehr antreiben und dreht deswegen innerhalb von wenigen Sekunden auf unzulässige Drehzahlen. Das kann dann dazu führen, dass eine Rotorscheibe zerlegt wird (uns wurden mal Bilder gezeigt von so einem extremen Fall. Dort hat eine Rotorscheibe das Triebwerk verlassen, die Flugzeugkabine durchschlagen und das Triebwerk auf der anderen Seite beschädigt ).

Ich selbst habe schon outlet guide vanes (das erste Leitrad hinter der Brennkammer) gesehen, die fast völlig weggebrannt waren. Was war geschehen? Das Flugzeug flog häufig über Wüstengebieten. Der feine Sand hat die Kühlöffnungen der Turbinenräder verstopft und so wurden sie nicht mehr ausreichend gekühlt.

Dann gibts noch andere nette Ereignisse wie z.B. ein Titanfeuer (cooles Wort, oder ) im Verdichter oder eben sowas wie Verdichterpumpen, was in besonderen Fällen auch gern mal die eine oder andere Verdichterschaufel abräumt.

Faszinierend diese Schadensfälle, nicht?

worauf kommt es am ende drauf an?
-das die richtige menge sprit zugeführt wird?
-ist das so empfindlich wie bei einem vergaser?

Ein Triebwerk ist im Betrieb schon einigermaßen empfindlich. Die Spritmenge muss schon stimmen. Auf das Gesamttriebwerk bezogen, muss aber auch beachtet werden, wie schnell eine Drehzahländerung stattfindet, dass die Strömung im Verdichter stimmt, dass Pumpen vermieden wird, dass die Austrittstemperatur (EGT) stimmt uvm.

[Muki19]

AW: Projekt Wellenturbinenheli

am auslass ist ja das turbinenrad was sich dreht aber wozu ist dann nochmal dieses feststehende?


soll dieses die luft im richtigen winkel auf das turbinenrad leiten?

auf dem bild sieht man schön wie die luft außen an der brennkammer entlang strömt, aber ist die turbine hinten am auslass offen wo sie wieder austritt?

man sieht dort diese kleinen "drähte", ist das die zufuhr für das kerosin?
welchen innendurchmesser hat da so ein röhrchen?

wo wird den das kerosin entzündet? ganz hinten erst?