Strömungsmaschinen

Name: Strömungsmaschinen | Grundlagen und Anwendungen
Brand: Hanser
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Grundlagen und Anwendungen

Herbert Sigloch(Autor*in)

Hanser (Verlag)

8. Auflage

Erschienen am 6. November 2023

456 Seiten

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978-3-446-47696-7 (ISBN)

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Inhalt

Intro
Vorwort
Benutzungshinweise
Inhaltsverzeichnis
Teil I Grundlagen
1 Allgemeines
1.1 Begriffe, Einheiten, Abkürzungen
1.1.1 Begriffe
1.1.2 Einheiten
1.1.3 Formelzeichen, Symbole und Abkürzungen
1.2 Aufgabe und Bedeutung
1.3 Unterteilung
1.4 Wirkungsweise
1.4.1 Grundsätzliches
1.4.2 Einzelschaufel (Flügel)
1.4.3 Schaufelgitter (Schaufel)
1.5 Bauarten
1.5.1 Vorbemerkungen
1.5.2 Hauptteile
1.5.3 Bezeichnungen
1.5.4 Aufteilung
1.6 Vergleich mit Kolbenmaschinen
1.6.1 Vorbemerkungen
1.6.2 Übereinstimmende Kennzeichen
1.6.3 Unterschiede
2 Strömungsverhältnisse
2.1 Zusammengesetzte Strömungen
2.1.1 Grundsätzliches
2.1.2 Radialrotationshohlräume
2.1.2.1 Vorbemerkungen
2.1.2.2 Reibungsfreie Strömungen
2.1.2.3 Reibungsbehaftete Strömungen
2.1.3 Beliebige rotationssymmetrische Kanäle
2.1.4 Axialrotationshohlräume
2.2 Relativbewegung
2.3 Energiegleichung der Relativströmung
2.4 Instationäre Strömung
2.4.1 Grundsätzliches
2.4.2 Energiegleichung der instationären Strömung
2.4.3 Druckstoß
2.4.3.1 Vorbetrachtungen
2.4.3.2 Physikalischer Ablauf
2.4.3.3 Rohrleitung mit konstantem Querschnitt
2.4.3.4 Rohrsystem mit veränderlichem Durchmesser
2.5 Laufradströmungen
2.5.1 Bezeichnungen und Grundsätzliches
2.5.2 Radial-, Halbaxial- und Diagonalräder
2.5.2.1 Strömungsverhältnisse
2.5.2.2 Nabenverengung
2.5.2.3 Radquerschnittsverengung
2.5.2.4 Laufschaufelzahl
2.5.2.5 Schaufeldicke
2.5.2.6 Umfangsgeschwindigkeit
2.5.2.7 Geschwindigkeitsverhältnisse
2.5.3 Axialräder
2.5.3.1 Vorbemerkungen
2.5.3.2 Axialräder mit vielen Schaufeln
2.5.3.3 Axialräder mit wenigen Schaufeln
3 Energieumsatz
3.1 Berechnungsverfahren
3.2 Stromfadentheorie
3.2.1 Hauptgleichung der Kreiselradtheorie (Euler-Gleichung)
3.2.1.1 Spezifische theoretische Schaufelarbeit bei unendlicher Schaufelzahl
3.2.1.2 Spezifische theoretische Schaufelarbeit bei endlicher Schaufelzahl
3.2.1.3 Spezifische Stufenarbeit und spezifische Stutzenarbeit Y
3.2.1.4 Spaltdruckarbeit
3.2.1.5 Gleich- und Überdruckwirkung
3.3 Tragflügeltheorie
3.3.1 Ideale Strömung (Kutta-Joukowsky-Gesetz)
3.3.2 Reale Strömung
4 Affinitätsregeln und Kennziffern
4.1 Grundsätzliches
4.2 Ähnlichkeitstheorie
4.2.1 Vorbemerkungen
4.2.2 Ähnlichkeitsbedingungen
4.2.3 Affinitätsregeln
4.2.3.1 Maßstabsfaktoren
4.2.3.2 Proportionalitäten
4.2.3.3 Ähnlichkeitsbeziehungen
4.2.3.4 Wirkungsgradumrechnung
4.2.3.5 Radanpassung
4.3 Kennziffern
4.3.1 Grundsätzliches
4.3.2 Methoden zur Aufstellung von Kennziffern
4.3.3 Wichtige Kennziffern für Turbomaschinen
4.3.3.1 Reaktionsgrad
4.3.3.2 Druckziffer
4.3.3.3 Lieferziffer
4.3.3.4 Durchmesserziffer
4.3.3.5 Radformkennziffern (Laufradkennzahlen)
4.3.3.6 Relative Drallziffer
4.3.3.7 Einlaufziffer und Abströmwert
5 Kavitation und Überschall
5.1 Vorbemerkungen
5.2 Kavitation
5.2.1 Ablauf, Wirkung, Werkstoffe, Einflüsse
5.2.1.1 Grundsätzliches
5.2.1.2 Kavitationsablauf
5.2.1.3 Werkstoffe
5.2.1.4 Laufradgrößeneinfluss
5.2.1.5 Kavitationsstufen
5.2.1.6 Kavitationsformen
5.2.1.7 Zusammenfassung
5.2.2 Saughöhe von Flüssigkeitsmaschinen
5.2.3 Halteenergie
5.2.4 Saugzahl
5.2.5 NPSH-Wert
5.2.6 Thoma-Zahl Th
5.2.7 Festlegen des Kavitationszustandes
5.3 Überschall
5.3.1 Grundsätzliches, Bedeutung
5.3.2 Dichteänderung im Saugstutzen
5.3.3 Überschallgrenze, Schallziffer
6 Laufradformen
6.1 Radialmaschinen
6.1.1 Grundsätzliches
6.1.2 Wirkungsfreie Radialschaufel
6.1.3 Einfluss der Saugkante
6.1.4 Einfluss der Druckkante
6.1.4.1 Grundsätzliches
6.1.4.2 Unterscheidung
6.1.4.3 Vergleich
6.1.4.4 Anwendung
6.1.5 Schaufelformen
6.1.5.1 Grundsätzliches
6.1.5.2 Pumpenschaufeln
6.1.5.3 Turbinenschaufeln
6.2 Axialmaschinen
6.2.1 Vorbemerkungen
6.2.2 Wirkungsfreie Axialschaufel
6.2.3 Einfluss der Saugkante
6.2.4 Einfluss der Druckkante
6.2.4.1 Grundsätzliches
6.2.4.2 Unterscheidung
6.2.4.3 Vergleich
6.2.4.4 Anwendung
6.2.5 Schaufelformen
6.2.5.1 Axialpumpen
6.2.5.2 Wasserturbinen
6.2.5.3 Dampf- und Gasturbinen
7 Leitvorrichtungen
7.1 Grundsätzliches
7.2 Pumpenleitvorrichtungen
7.2.1 Radialmaschinen
7.2.1.1 Einführung
7.2.1.2 Ringspalt, Leitkanaleintrittsbreite
7.2.1.3 Leitrad (beschaufelt)
7.2.1.4 Leitring (schaufellos)
7.2.1.5 Spiralgehäuse
7.2.1.6 Rückführeinrichtungen
7.2.1.7 Saugseitenleitvorrichtungen
7.2.2 Axialmaschinen
7.2.2.1 Grundsätzliches
7.2.2.2 Spalt zwischen Lauf- und Leitrad
7.2.2.3 Leitschaufeldicke
7.2.2.4 Leitschaufelzahl
7.2.2.5 Leitschaufelkontur
7.3 Turbinenleitvorrichtungen
7.3.1 Grundsätzliches
7.3.2 Wasserturbinen
7.3.2.1 Gleichdruckturbinen (Aktionswirkung)
7.3.2.2 Überdruckturbinen (Reaktionswirkung)
7.3.3 Dampf- und Gasturbinen
7.3.3.1 Vorbemerkungen
7.3.3.2 Gleichdruckturbinen (Aktionswirkung)
7.3.3.3 Überdruckturbinen (Reaktionsprinzip)
8 Spezifische Stutzenarbeit, Verluste, Leistungen, Wirkungsgrade
8.1 Vorbemerkung
8.2 Spezifische Stutzenarbeit
8.3 Verluste
8.3.1 Grundsätzliches
8.3.2 Innere Verluste
8.3.2.1 Schauflungsverluste
8.3.2.2 Mengenstromverluste
8.3.2.3 Radreibungs- und Ventilationsverluste
8.3.2.4 Austauschverlust
8.3.2.5 Stoßverluste
8.3.2.6 Zusammenfassung
8.3.3 Äußere Verluste
8.3.4 Gesamtverlust
8.4 Leistungen
8.4.1 Grundsätzliches
8.4.2 Theoretische Leistung
8.4.3 Innere Leistungen
8.4.4 Äußere, effektive oder Kupplungs-Leistung
8.5 Wirkungsgrade
8.5.1 Grundsätzliches
8.5.2 Liefergrad
8.5.3 Schauflungswirkungsgrad
8.5.4 Innerer Wirkungsgrad
8.5.5 Mechanischer Wirkungsgrad
8.5.6 Effektiver Wirkungsgrad
8.5.7 Weitere Wirkungsgrade bei thermischen Turboarbeitsmaschinen
8.5.8 Weitere Wirkungsgrade bei Turbokraftanlagen
8.5.9 Anlagenwirkungsgrad
8.5.10 Spezielle Wirkungsgrade
9 Betriebliches Verhalten (Kennlinien, Kennfelder)
9.1 Grundsätzliches
9.2 Betriebsverhalten der Strömungsarbeitsmaschinen
9.2.1 Kreiselpumpen
9.2.1.1 Drosselkurven
9.2.1.2 Auslegungs- und Betriebspunkt
9.2.1.3 Stabiler und labiler Betriebszustand
9.2.1.4 Affinität der Drosselkurven
9.2.1.5 Vergleich mit dem Kennverhalten der Kolbenpumpen
9.2.1.6 Muscheldiagramm
9.2.1.7 Kennlinien für Leistungen, Wirkungsgrad und Haltedruckhöhe bzw. NPSA
9.2.1.8 Besonderheiten schnellläufiger Strömungspumpen
9.2.1.9 Kombination von Strömungspumpen
9.2.1.10 Regelung von Strömungspumpen
9.2.2 Kreiselverdichter
9.2.2.1 Grundsätzliches
9.2.2.2 Einfluss der Ansaugverhältnisse
9.2.2.3 Instabilitäten (Strömungsabreißen)
9.2.2.4 Kennlinien mehrstufiger Verdichter
9.3 Betriebsverhalten der Strömungskraftmaschinen
9.3.1 Grundsätzliches
9.3.2 Wasserturbinen
9.3.3 Dampf- und Gasturbinen
9.3.3.1 Vorbemerkungen
9.3.3.2 Kegelgesetz
Teil II Turbomaschinenarten
10 Übersicht über die Strömungspumpen (Turboarbeitsmaschinen)
10.1 Grundsätzliches
10.2 Kreiselpumpen
10.2.1 Vorbemerkungen
10.2.2 Laufradformen und Kenngrößen
10.2.3 Wirkungsgrad
10.2.4 Läuferkräfte
10.2.4.1 Achsschub (Axialkraft)
10.2.4.2 Radialkräfte
10.2.5 Saugverhalten
10.2.6 Ausführungsbeispiele
10.2.6.1 Radial- und Halbaxialpumpen (Radform I und II)
10.2.6.2 Diagonal- oder Schraubenpumpen (Radform III)
10.2.6.3 Axial- oder Propellerpumpen (Radform IV)
10.2.6.4 Mehrstufige Radialpumpen (Radform I und II)
10.2.6.5 Sonder-Kreiselpumpen
10.3 Kreiselverdichter
10.3.1 Vorbemerkungen
10.3.2 Besonderheiten
10.3.2.1 Drehzahl
10.3.2.2 Aufbau
10.3.2.3 Geräuschentwicklung
10.3.2.4 Thermodynamik der Verdichtung
10.3.3 Unterteilung
10.3.4 Druckstufung
10.3.5 Laufräder-Abstufung
10.3.6 Ausführungsbeispiele
10.3.6.1 Ventilatoren
10.3.6.2 Gebläse
10.3.6.3 Kompressoren
10.4 Hinweise für das Berechnen von Strömungspumpen
10.4.1 Grundsätzliches
10.4.2 Wellendurchmesser
10.4.3 Radialrad-Abmessungen
10.4.3.1 Nabendurchmesser
10.4.3.2 Saugmund
10.4.3.3 Überschlägiges Festlegen der Laufradkanäle
10.4.3.4 Stufenzahl
10.4.3.5 Laufschaufelzahl
10.4.3.6 Nachrechnen der Schaufelkanten
10.4.4 Diagonalrad-Abmessungen
10.4.5 Axialrad-Abmessungen
11 Übersicht über die Turbinen (Turbokraftmaschinen)
11.1 Grundsätzliches
11.2 Wasserturbinen
11.2.1 Vorbemerkungen
11.2.2 Gleichdruck- oder Aktionsturbinen
11.2.2.1 Pelton-, Becher-, Freistrahl- oder Tangential-Turbinen
11.2.2.2 Michell-Ossberger- oder Durchströmturbine
11.2.3 Überdruck- oder Reaktionsturbinen
11.2.3.1 Gemeinsames
11.2.3.2 Francis-Turbinen
11.2.3.3 Propeller- und Kaplan-Turbinen
11.2.4 Berechnungshinweise
11.3 Dampfturbinen
11.3.1 Grundsätzliches
11.3.1.1 Dampfkraftprozess
11.3.1.2 Einteilung
11.3.1.3 Optimaler Energieumsatz
11.3.1.4 Stufungsarten
11.3.1.5 Wärmerückgewinn
11.3.1.6 Kennwerte
11.3.1.7 Betriebsgrößen
11.3.1.8 Grenzen
11.3.1.9 Vergleich mit anderen Turbomaschinen
11.3.1.10 Konstruktive Besonderheiten
11.3.2 Betriebsverhalten
11.3.2.1 Anfahren, Betrieb, Abstellen
11.3.2.2 Regelung
11.3.3 Ausführungsbeispiele
11.3.3.1 Vorbemerkungen
11.3.3.2 Gleichdruck- oder Aktionsturbinen
11.3.3.3 Überdruck- oder Reaktionsturbinen
11.3.4 Vergleich Gleichdruck - Überdruck
11.3.5 Berechnungshinweise
11.4 Gasturbinen
11.4.1 Grundsätzliches
11.4.1.1 Bezeichnungen
11.4.1.2 Wirkungsweise
11.4.1.3 Geschichtliches und Bedeutung
11.4.2 Vergleich mit Dampfturbinen
11.4.3 Aufbau
11.4.3.1 Bestandteile
11.4.3.2 Unterteilung
11.4.4 Thermodynamik
11.4.5 Besonderheiten
11.4.5.1 Bauteile
11.4.5.2 Werkstoffe
11.4.5.3 Brennstoffe
11.4.5.4 Lebensdauer
11.4.6 Eigenschaften, Anwendung, Ausführungsbeispiele
11.4.6.1 Vorbemerkungen
11.4.6.2 Stationäre Anlagen
11.4.6.3 Bewegliche Anlagen
11.4.6.4 Sonderausführungen
11.5 Windturbinen
11.5.1 Vorbemerkungen
11.5.2 Windangebot
11.5.3 Aerodynamische Grundlagen
11.5.3.1 Einführung
11.5.3.2 Windenergie und Windleistung
11.5.3.3 Windturbinenleistung
11.5.4 Axialkraft
11.5.5 Kennwerte
11.5.6 Ausführungshinweise
12 Antriebspropeller
12.1 Vorbemerkungen
12.2 Strömung, Geschwindigkeiten und Kräfte am Propellerblatt
12.3 Vereinfachte Propellertheorie
12.4 Kennzahlen
12.5 Anwendungsbedingte Besonderheiten
12.5.1 Flugzeugpropeller
12.5.2 Schiffsschrauben
12.5.3 Sonderbauarten
13 Aggregate
13.1 Vorbemerkung
13.2 Funktionsweise
13.3 Strömungskupplungen
13.3.1 Aufbau und Arbeitsweise
13.3.2 Kenngrößen und Eigenschaften
13.3.3 Ausführungen und Anwendungen
13.4 Strömungsgetriebe
13.4.1 Unterschied Kupplung - Getriebe
13.4.2 Wirkungsweise
13.4.3 Kenngrößen
13.4.4 Kennlinien
13.4.5 Anwendungsbereiche
13.4.6 Ausführungsbeispiele
14 Literaturverzeichnis
14.1 Lehrbücher
14.2 Spezialwerke
14.3 Handbücher und Sonstige
15 Sachwortverzeichnis

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