Einführung in die Strömungsmaschinen

Unter der Bezeichnung Stromungsmaschinen werden Turbinen, Kreiselpumpen, Tur boverdichter, Propeller und Stromungsgetriebe zusammengefaBt. Stromungsmaschi nen begegnen uns als Haupt-und Hilfsmaschinen in Kraftwerken, als Antriebsmaschi nen von Flugzeugen und Schiffen, als Hilfsmaschinen in vielen technischen Einrichtun gen der lndustrie und des tiiglichen Lebens. Sie sind somit im Maschinenbau von grund legender Bedeutung. Deshalb braucht jeder Maschinenbauer Grundkenntnisse tiber Wir kungsweise und Anwendungsmoglichkeiten der Stromungsmaschinen. Das vorliegende Buch solI diese G rundkenntnisse vermitteln. Es ist so abgefaBt, daB es ohne Vorkenntnisse der Stromungslehre und der Thermodynamik verstanden werden kann. Urn ein Kennenlernen des gesamten Gebietes der Stromungsmaschinen mit mog lichst geringem Arbeitsaufwand zu ermoglichen, werden die gemeinsamen Grundlagen aller Stromungsmaschinen zusammenfassend behandelt. Der Lehrstoff ist so abgefaBt, daB der Leser nach dem Studium dieses Heftes auf weiterflihrende Literatur libergehen kann. Beim Zeichnen der Abbildungen und beim Lesen der Korrekturen haben mich die Angehorigen des Pfleiderer-lnstituts fUr Stromungsmaschinen der Technischen Vniversitiit Braunschweig unterstlitzt. Ihnen allen danke ich fUr ihre Hilfe. Mein ganz besonderer Dank gilt meinem Nachfolger als Leiter des Pfleiderer lnstituts fUr Stromungsmaschinen, Herrn Prof. Dr.-lng. G. Kosyna, und meinen langjiihrigen Mitarbeitern Herrn Prof. Dr.-Ing. M. Pekrun und Herrn Dr.-lng. R. Rotzoll, die mir wertvolle Anregungen gegeben haben. Oem Springer-Verlag danke ich fUr die angenehme Zusammenarbeit und dafUr, daB meinen Wlinschen weitgehendst entgegen gekommen wurde.

Inhalt

1. Allgemeines.- 1.1 Formelzeichen und Einheiten.- 1.2 Kontinuitätsgleichung, Bernoulli-Satz, Drallströmung.- 1.3 Aufgabe und Arbeitsprinzip der Strömungsmaschinen.- 1.4 Spez. Stutzenarbeit Y und Leistung PFluid.- 1.5 Verluste und Wirkungsgrade der Strömungsmaschinen.- 2. Die Strömung im Laufrad.- 2.1 Bewegung des Fluids im Laufrad und die sich daraus ergebende spez. Schaufelarbeit.- 2.2 Einfluß der Schaufelstärke und der Schaufelzahl.- 2.3 Das Pfleiderersche Verfahren zur Berechnung der Minderleistung bei Pumpen.- 2.4 Spaltdruck, Gleich- und Überdruckwirkung, Reaktionsgrad, Druckzahl.- 2.5 Die verschiedenen Laufschaufelformen und deren Anwendung.- 2.6 Die verschiedenen Laufradformen, spez. Drehzahl oder Radformkennzahl.- 3. Kavitations- und Überschallgefahr.- 3.1 Kavitation.- 3.2 Kavitationsgefahr bei Pumpen.- 3.3 Kavitationsgefahr bei Wasserturbinen.- 3.4 Überschallgefahr bei Verdichtern.- 3.5 Laufradabmessungen auf der Saugseite.- 4. Entwurf des Laufrades.- 4.1 Laufschaufelzahl.- 4.2 Allgemeiner Gang der Berechnung eines Laufrades.- 5. Leitvorrichtungen.- 5.1 Das beschaufelte Leitrad.- 5.2 Schaufelloser Ringraum.- 5.3 Spiralgehäuse.- 5.4 Leitvorrichtung auf der Saugseite des Laufrades.- 6. Betriebliches Verhalten der Strömungsmaschinen.- 6.1 Stoßverluste.- 6.2 Kennlinien und Bestimmung des Betriebspunktes bei Kreiselpumpen.- 6.3 Das Pumpen und die Pumpgrenze.- 6.4 Das rotierende Abreißen.- 6.5 Kennlinien der Turbinen.- 7. Spaltverlust, Radreibungsverlust, Axialschub und Ventilationsverlust.- 7.1 Spaltverlust.- 7.2 Radreibungsverlust.- 7.3 Axialschub und sein Ausgleich.- 7.4 Ventilationsverlust.- 8. Besonderheiten thermischer Strömungsmaschinen.- 8.1 Mehrarbeitsbeiwert.- 8.2 Ungekühlte Verdichter.- 8.3 Gekühlte Verdichter.- 8.4 Besonderheitender Dampfturbinen.- 8.5 Ausführungsformen der Dampfturbinen.- 8.6 Gasturbinen.- 8.7 Windräder.- 9. Hydrodynamische Wandler.- 9.1 Strömungskupplung (Drehzahlwandler).- 9.2 Strömungsgetriebe (Drehmomentenwandler).- 10. Strahlantriebe.- 10.1 Grundlagen der Strahlantriebe.- 10.2 Kenngrößen und deren Abhängigkeit von den Geschwindigkeiten.- 10.3 Die verschiedenen Triebwerksarten und ihre Anwendung.