Thermische Strömungsmaschinen und Strahlantriebe

Ingenieurwissenschaften und Informatik

Version 9.0 vom 10.08.2022

11B0417

Thermal Turbomachines and Jet Engines

• Maschinenbau (B.Sc.)
• Maschinenbau im Praxisverbund (B.Sc.)
• Lehramt an berufsbildenden Schulen - Teilstudiengang Metalltechnik (M.Ed.)
• Fahrzeugtechnik (Bachelor) (B.Sc.)

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Die weltweite Stromerzeugung und die moderne Luftfahrt basieren zum größten Teil auf thermischen Strömungsmaschinen als Antrieb. Die chemische und verfahrenstechnische Industrie sowie die Erdöl- und Erdgasindustrie nutzen Turboverdichteranlagen in bedeutendem Maße.Die Funktionsweise der thermischen Turbomaschinen und die Vorgehensweise bei der aerothermodynamischen Auslegung und Nachrechnung werden vorgestellt und anhand von Beispielen und Laborversuchen geübt.

Thermodynamik und Strömungsmechanik kompressibler Strömungen.Hauptgleichungen einer Turbinenstufe und einer Verdichterstufe.Wirkungsgrade, Kennzahlen.Arbeitsverfahren von Axial- und Radialturbinen (Dampfturbinen, Prozessgasturbinen).Arbeitsverfahren von Axial- und Radialverdichtern.Konstruktive Ausführung von Schaufeln, Dichtungen, Läufern und Gehäusen.Gasturbinen und Strahlantriebe: Kreisprozesse, Baugruppen, Bauweisen, Einsatzgebiete.Teillastverhalten und Kennfelder von Turbinen und Verdichtern.Instabiles Betriebsverhalten von Verdichtern.Auslegung mehrstufiger Turbomaschinen.Numerische Simulation der Strömung in Turbomaschinen.

Wissensverbreiterung
Die Studierenden erklären die Funktionsweise thermischer Strömungsmaschinen und beschreiben ihre Einsatzgebiete.
Wissensvertiefung
Die Studierenden erkennen aktuelle Trends bei der Entwicklung thermischer Strömungsmaschinen und erklären die Hintergründe dafür.
Können - instrumentale Kompetenz
Die Studierenden führen Auslegungs- und Teillastberechnungen sowie Prüfstandsversuche durch.
Können - kommunikative Kompetenz
Die Studierenden präsentieren zu dem Fachgebiet vor unterschiedlichen Personenkreisen.
Können - systemische Kompetenz
Die Studierenden berechnen, konstruieren und betreiben thermische Strömungsmaschinen.

Vorlesung, Übung, Praktikum, Selbststudium

Fluidmechanik, Thermodynamik, Statik, Festigkeitslehre, Kinematik, Maschinendynamik, Maschinenelemente, Mathematik (Algebra, Trigonometrie, Vektorrechnung), Fertigungstechnische Grundlagen, Elektrotechnik, Messtechnik

Schmidt, Ralf-Gunther

Schmidt, Ralf-Gunther

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[1] Bohl, W.: Strömungsmaschinen 1 (Aufbau und Wirkungsweise). Vogel Verlag.[2] Bohl, W.: Strömungsmaschinen 2 (Berechnung und Konstruktion). Vogel Verlag.[3] Kalide, W.; Sigloch, H.: Energieumwandlung in Kraft- und Arbeitsmaschinen. Hanser Verlag.[4] Menny, K.: Strömungsmaschinen. Teubner Verlag.[5] Pfleiderer, C; Petermann, H.: Strömungsmaschinen. Springer Verlag.[6] Schindl, H.; Payer, H.-J.: Strömungsmaschinen. De Gruyter Oldenbourg Verlag.[7] Sigloch, H.: Strömungsmaschinen. Hanser Verlag.[8] Traupel, W.: Thermische Turbomaschinen 1 (Thermodynamisch-strömungstechnische Berechnung). Springer Verlag.[9] Traupel, W.: Thermische Turbomaschinen 2 (Geänderte Betriebsbedingungen, Regelung, Mechanische Probleme, Temperaturprobleme). Springer Verlag.[10] Weber, G.: Strömungs- und Kolbenmaschinen im Kälte-/Klima- und Anlagenbau. VDE Verlag.[11] Doležal, R.: Kombinierte Gas- und Dampfkraftwerke. Springer Verlag.[12] Effenberger, H.: Dampferzeugung. Springer Verlag.[13] Karl, J.: Dezentrale Energiesysteme. Oldenbourg Verlag.[14] Strauß, K.: Kraftwerkstechnik. Springer Verlag.[15] Adam, P.: Fertigungsverfahren von Turboflugtriebwerken. Birkhäuser Verlag.[16] Bauerfeind, K.: Steuerung und Regelung der Turboflugtriebwerke. Birkhäuser Verlag.[17] Bräunling, W. J. G.: Flugzeugtriebwerke. Springer Verlag.[18] Grieb, H.: Projektierung von Turboflugtriebwerken. Birkhäuser Verlag.[19] Grieb, H.: Verdichter für Turbo-Flugtriebwerke. Springer Verlag.[20] Linke-Diesinger, A.: Systems of Commercial Turbofan Engines. Springer Verlag.[21] Bitterlich, W.; Ausmeier, S.; Lohmann, U.: Gasturbinen und Gasturbinenanlagen. Teubner Verlag.[22] Boyce, M. P.: Gasturbinen Handbuch. Springer Verlag.[23] Lechner, C.; Seume, J.: Stationäre Gasturbinen. Springer Verlag.[24] Walzer, P.: Die Fahrzeug-Gasturbine. Springer Verlag.[25] Winkler, W.: Brennstoffzellenanlagen. Springer Verlag.[26] Bürgel, R.: Handbuch Hochtemperatur-Werkstofftechnik. Vieweg Verlag.[27] Gasch, R.; Nordmann, R.; Pfützner, H.: Rotordynamik. Springer Verlag.[28] Hollburg, U.: Maschinendynamik. Oldenbourg Verlag.[29] Joos, F.: Technische Verbrennung. Springer Verlag.[30] Dubbel, H.: Taschenbuch für den Maschinenbau. Springer Verlag.[31] Hering, E.; Modler, K.-H.: Grundwissen des Ingenieurs. Fachbuchverlag Leipzig.

Klausur 2-stündig

Experimentelle Arbeit

Fragen zum Verständnis, Berechnungsaufgaben, Versuchsbericht mit Auswertung

Kenntnis der thermodynamischen, strömungsmechanischen und gasdynamischen Vorgänge in Turbinen und Turboverdichtern, der Arbeitsverfahren, der Hauptgleichungen, der Kennzahlen, des konstruktiven Aufbaus und des Betriebs- und Regelverhaltens. Kenntnis von Funktion, Aufbau und Prozessen der Gasturbinen. Fertigkeit zur Auslegung und Nachrechnung von Turbomaschinen.

1 Semester

Nur Sommersemester

Deutsch