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2 x 90° Umlenkung Kapitel 5

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5. Kapitel: Beschreibung des aerodynamischen Versuchstandes

Um festzustellen, ob die Optimierungsarbeiten auch ent-
sprechend erfolgreich sind, wurden Versuche auf einem
Versuchsstand durchgeführt. Hierbei wurden die hydro-
dynamischen Charakteristiken der ursprünglichen und der
optimierten Brennerheißluft-Stichkanäle verglichen.

Der hierfür genutzte Versuchsstand wird nachfolgend
beschrieben.

Der Versuchsstand arbeitet mit Luft als Arbeitsmedium.
Zur Druckerzeugung dienen zwei Ventilatoren. Der Luft-
trakt beider Ventilatoren ist in Reihe geschaltet.

Nach den Ventilatoren schließt sich die Messtrecke an.
Der Durchmesser der entsprechenden Rohrleitung beträgt 118 mm. Als Übergang vom Ausgangsdurchmesser der
Ventilatoren zu diesem Durchmesser wurde ein Konfusor
eingesetzt der einen Konuswinkel von 12° besitzt, was
einen maximalen Durchflusskoeffizienten gewährleistet.
Wie schon erwähnt, folgt nach dem Konfusor eine ca. 2 m
lange Rohrleitung mit der Messstrecke. Am Eingang der
Messstrecke sitzt ein Röhren-Strömungsgleichrichter.

Um die Messstrecke vor rückwirkenden Einflüssen der
Strömung in den Testobjekten zu schützen, wurde zwi-
schen diesen noch eine Rohrstrecke zur Strömungsstabi-
lisierung installiert, die am Eingang und Ausgang mit zwei
Röhren-Strömungsgleichrichtern versehen ist

Da die untersuchten Kanäle im Original relativ große
Abmessungen haben, wurde ein Modellmaßstab festge-
legt. Er beträgt 1:5. Weiterhin haben die untersuchten
Kanäle einen rechteckigen Querschnitt, die Messstrecke
jedoch einen runden Querschnitt. Somit ist ein Übergang
notwendig. Hinzu kommt, dass der Umfang des rechtecki-
gen Querschnitte bei dem Brennerheißluft-Stichkanal
HHL 20/50 BR 005 kleiner ist als der der Rohrleitung, so
dass ein Konfusor mit dem optimalen Winkel von 12° als
Übergang genutzt wird.

Beim Brennerheißluftstichkanälen HHL 20/50 BR 006 ist
der Umfang größer, so dass ein Diffusor mit einem
optimalen Öffnungswinkel von 8° eingesetzt wurde.

Die Leistung der Ventilatoren wird über einen 5-stufigen Spannungsregler geregelt.

Folgende Daten wurden vor den jeweiligen Testreihen gemessen:
t    - Temperatur des Arbeitsmediums, °C
B  - Luftdruck, mbar

Für jedes zu testende Element werden durch die
entsprechende Schalterstellung am Spannungsregler 5
Betriebsregime angefahren. Innerhalb eines Betriebs-
regimes werden innerhalb von 2 Minuten ca. 20 Messun-
gen (= eine Messreihe) von folgenden Werten durchge-
führt:
p
St -  Statischer Druck, hPa
p
Dy-  Differenzdruck am Volumenstrommesser
       (entspricht mittlerer Geschwindigkeit der
       Strömung), Pa
P  - Leistungsaufnahme der Ventilatoren, W

Für jede Messreihe wird der durchschnittliche Wert
ermittelt.

Die Messergebnisse werden in einer dimensionslosen
funktionalen Abhängigkeit des Typs ζ = f (Re) dargestellt,
um eine Übertragbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten.

Hierbei sind:
ζ    - Koeffizient des Strömungswiderstandes
Re - Reynoldszahl

Der Erfolg der Optimierungsarbeiten wird somit über
einen Vergleich der Koeffizienten des Strömungswider-
standes des entsprechenden Elementes vor und nach der
Optimierung bei gleicher Reynolds-Zahl sichtbar. Das
prozentuale Verhältnis beider Größen gibt Auskunft über
die Verringerung des Druckverlustes durch die Optimi-
erungsarbeiten. Mit diesem Wert kann man bei vorlie-
genden Charakteristiken für die Originalanlagen bei-
spielsweise auch ermitteln, wie groß durch die Opti-
mierung die Steigerung des Durchsatzes sein wird, oder
die Einsparung von Energie bei gleich bleibender
Durchsatzleistung.

Bevor mit der Darstellung der Testergebnisse begonnen
wird, soll hier dargestellt werden, dass der konstruierte
Versuchsstand ganz hervorragende Ergebnisse hinsicht-
lich der Wiederholbarkeit von Messdaten zeigt. Hierzu
wurde an vier verschiedenen Tagen der Koeffizient des
Strömungswiderstandes des gesamten Versuchstandes
bis zum Ausgang der Rohrleitung gemessen (also ohne
Testelement und Übergangskonus).

Nachfolgend sind die Messergebnisse der einzelnen Tests dargestellt.

Test 1:

Forkert Technology Services GmbH
Allee der Kosmonauten 28
D-12681 Berlin
Germany
Phone: +49(0)30 / 548 00 450
Fax:     +49(0)30 / 548 01 706
eMail: info@forkert-t-s.com

Präsentation Strömungsoptimerung

 Firmenprospekt

Versuchsstand

Ventilatorgruppe

Messstrecke

Konfusor für den Test des HHL 20/50 BR 005

Diffusor für den Test des HHL 20/50 BR 006

Versuchsanordnung zum Test der Wiederholbarkeit von Messdaten

Test 2

Test 3

Test 4

Um die Tests vergleichbar zu machen, wurden sie in Form
der Gleichung ζ = a.Reb approximiert und die Koeffizienten
a und b für jeden Test ermittelt. Anschließend wurde für
 jeden Test der Wert für ζ bei einer Reynolds-Zahl von
100.000 errechnet.

Die maximale Abweichung von Mittelwert weist hierbei der
Test Nr. 4 auf und selbst dieser Wert hat nur eine Abwei-
chung von 1,1 %, was auf eine äußerst gute Wiederhol-
barkeit der Messergebnisse hinweist und die sehr gute
Qualität des Versuchsstandes.

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