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= c 3
c 2
= p
ρ
P 3
P 2
+ p Verlust
ρ
Y
.
+
2
ρ
statische Druckänderung
(7.30)
Totaldruckänderung
Bei kompressiblen Strömungen und der Annahme gleicher geodätischer Höhen entspricht
die spezifische Stufenarbeit Y der Totalenthalpieänderung Δ h t in folgender Weise:
= c 3
c 2
Y
h t
h 2
statischeEnthalpieänderung
h 3
.
=
+
2
(7.31)
Totalenthalpieänderung
Im Turbomaschinenbau erfolgt wie in der Fluiddynamik oftmals eine Charakterisierung
mit Hilfe dimensionsloser Kennzahlen. Aus der Dimensionsanalyse ergibt sich aus dem
dimensionslos gemachten Volumenstrom die Lieferzahl φ ( flow coefficient ) und aus dem
dimensionslos gemachten Druck die Druckzahl ( load coefficient ) ψ zu (Traupel 2001 ):
= p
ρ
= c a
2 ·
Y
ϕ
u , ψ
=
(7.32)
D 2 ,
2
u 2
π 2 ·
n 2 ·
in der ρ die Dichte des Fluids, n d ie Drehzahl der Turbine und D ihr mittlerer Durchmesser
ist .
Mit den abgeleiteten Kennzahlen lässt sich jetzt eine Turbine auslegen. In die Turbine
strömt das Gas mit der Absolutgeschwindigkeit c 1 , dem statischen Druck p 1 und der abso-
luten Temperatur T 1 in den Leitschaufelring ein. In der Leiteinrichtung tritt üblicherweise
eine Expansion des Gases auf den Zustand p 2 und T 2 ein, wobei das Gas die Leitschaufel-
kanäle mit der Geschwindigkeit c 2 > c 1 unter dem Winkel α 2 verlässt. Das Rotorblatt sollte,
um Stoßverluste zu vermeiden, dem Einlasswinkel β 2 entsprechen. Nach der Umlenkung
und meist einer weiteren Expansion unterworfen verlässt das Gas die Laufschaufelkanäle
mit p 3 und T 3 mit der Absolutgeschwindigkeit c 3 unter dem Winkel β 3 relativ zur Schaufel,
absolut gesehen unter dem Winkel α 3 . Der Winkel α 3 wird als Drallwinkel ( swirl angle )
bezeichnet. In einer einstufigen Turbine wie bei Aufwindkraftwerken wird der Versuch
unternommen, das Gas drallfrei in die Stufe einströmen zu lassen, α 1 ≈ 0°, sowie das Gas
auch drallfrei aus der Stufe ausströmen zu lassen, das heißt α 3 ≈ 0. Der Ausdruck c 2 u + c 3 u
stellt die spezifische Dralländerung des die Stufe durchströmenden Gases dar. Daraus er-
gibt sich das effektive Abtriebsmoment der Stufe selbst. Die spezifische Leistung erhält
man über die Turbinenhauptgleichung:
=
·
·
Y
c 2
c 3
= u · ( c 2 u
+
c 3 u )
u
u
(7.33)
 
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