Das Labor ist u.A. ausgestattet mit 3 Gasturbinenprüfständen mit einer Wellenleistung bis zu 300 kW und aufheizbarer Einlasstemperatur auf bis zu 50°C. Des weiteren werden betrieben Prüfstände für Wasser- und Windkraftanlagen als auch einem Gebläseprüfstand. Zudem verfügt das Labor über modernste Messtechnik wie ein Background Oriented Schlieren (BOS-) System zur berührungslosen 3D Temperaturmessung und Flammentomographie, Emissionsdiagnostik als auch Hitzdrahtanemometrie und 3D-Ultraschallgeschwindigkeitsmessung.
Radialgebläseprüfstand
Bei dem Gebläseprüfstand handelt es sich um ein einstufiges Radialgebläse der Firma Kühnle, Kopp und Kausch (KKK).
Der Antrieb des Gebläses erfolgt über einen Gleichstrommotor, der eine maximale Drehzahl von 5100 min-1 ermöglicht und über ein Stirnradgetriebe (i=1:1,8) und eine Drehmomentenmesswelle mit dem Rotor des Gebläses verbunden ist.
Technische Daten des stufenlos regelbaren Gleichstrommotors
Druck- und Temperaturmessung an verschiedenen Messstellen
Drehmoment
Drehzahl des Gebläses
Massendurchsatz über Wirkdruck an Messblende
Vom Elektromoto aufgenommener Strom
An Elektromotor anliegende elektrische Spannung
1-Wellengasturbine 62T-27
Die 62T-27 ist eine Einwellengasturbine der Firma Solar Turbines. Sie wird u.A. als Hilfstriebwerk im Transporthubschrauber CH-53 eingesetzt. Ihre Hauptkomponenten bestehen aus einem einstufigen Radialverdichter, einer auf der gleichen Welle befindlichen einstufigen Radialturbine und einer Umkehrbrennkammer. Die angesaugte Luft vor dem Verdichter kann auf bis zu 50°C aufgeheizt werden und ermöglicht die Untersuchung des Betriebsverhaltens bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen.
Technische Daten
Nennleistung: 74,56 kW bei 61.248 min-1
Brennstoffdurchsatz im Betriebspunkt: 49,5 kg/h
Kaplanturbinenanlage
Bei der im Labor für Strömungsmaschinen vorhandenen Kaplanturbinenanlage kann das Betriebsverhalten einer Modell-Kaplanturbine der Firma Voith untersucht werden.
Der am Eintritt in die Turbinenstufe über eine radiale Kreiselpumpe erzeugte Wasserdruck entspricht im Auslegungspunkt der Turbine einer Fallhöhe von h = 6,1 m. Die in der Turbine umgesetzte Energie wird in einem Gleichstrom-Generator in Strom umgewandelt und anschließend ins öffentliche Stromnetz eingespeist.
Technische Daten
Fallhöhe: 6,1 m
Wasserstrom: 113l/s
Nenndrehzahl: 3000 min-1
Generatorleistung: ca. 8 kW
Leistungsregelung
Bypass(leitung)
Leit- und Laufschaufelverstellung
Durch eine Änderung der Leitradöffnung kann der Massenstrom und damit die Turbinenleistung variiert werden. Dies bewirkt in der Regel eine ungünstige Anströmung des Laufrades und damit eine Erhöhung der Stoßverluste bzw. eine Verschlechterung des Wirkungsgrades. Um diesen Nachteil zu kompensieren, kann bei der Kaplanturbine auch das Laufrad verstellt werden. Durch diese gekoppelte Leit- und Laufschaufelverstellung ist eine Optimierung des Wirkungsgradverlaufes (Hüllkurve) und damit eine Verbesserung des Teillastverhaltens möglich.
Leitrad
Laufrad
Prüfstand
1. Untersuchung von Kativationserscheinungen
Bei einer Kaplanturbine kann am Turbinenaustritt der Wasserdruck örtlich unterhalb des Dampfdrucks sinken. An diesen Stellen bilden sich Dampfbalsen. Man spricht hier von Kavitation. Wandern diese Dampfblasen nun in Gebiet höheren Drucks, dann implodieren sie. Die dabei freiwerdenden Kräfte sind enorm und können unter Umständen das Laufrad zerstören. Am Prüfstand wurde deswegen bewusst ein besonders weiches Material für das Laufrad gewählt. Um diese Kavitationserscheinungen näher betrachten zu können, ist das Turbinengehäuse am Turbinenaustritt aus Plexiglas gefertigt. Das Laufrad wird mit einem Stroboskop so beleuchtet, dass für den Betrachter ein scheinbar stehendes Bild entsteht.
Kavitation an der Schaufelblattspitze
Kavitation an der Narbe
2. Einspeisung des vom Generator erzeugten Stroms
3. Druck- und Temperaturmessung an verschiedenen Stellen der Anlage
4. Venturidüse zur Volumenstrom-Bestimmung
5. Variation des Turbinenaustrittdrucks mit Hilfe einer Vakuumpumpe
2-Wellen-Gasturbinenanlage
Im Labor für Strömungsmaschinen ist seit 2003 ein Hubschrauber-Triebwerksprüfstand in Betrieb. Bei dem verwendeten Triebwerk mit der Bezeichnung Rolls Royce Modell 250-MTU-C20B handelt es sich um eine 2-Wellen-Gasturbine, die u.a. in dem Militärhubschrauber BO 105 zum Einsatz kommt. Die vorhandene Messtechnik ermöglicht vielfältige Untersuchungen am Prüfstand.
Technische Daten
Startleistung (KW): 313
max. Dauerleistung (kW): 276
SFC bei Startleistung (g/kWh): 391
SFC bei max. Dauerleistung: 276
Treibwerkmasse (kg): 72
Gasgeneratordrehzahl (min-1): 53.000
Turbinendrehzahl (min-1): 33.290
Abmessungen LxBxH (mm): 1034 x 438 x 589
Wellenzahl: 2
Bauweise:
6-stufiger Axialverdichter
1-stufiger Radialverdichter
Einzelbrennkammer
4-stufige Turbine
Dampfturbinenanlage
Bei der vorhandenen Dampfturbinenanlage handelt es sich um eine einstufige, einkränzige Gleichdruckdampfturbinenanlage der Firma Kühnle, Kopp und Kausch (KKK). Die Anlage wurde 1984 in Betrieb genommen und im Jahre 2003 im Rahmen einer Diplomarbeit überarbeitet und modernisiert.
Technische Daten
Dampferzeuger
(Heizkessel von Ruhland Typ DG 1000 mit 2 Brennern)
