LFA 2 und spez. Kapitel
Lernkartei LFA2
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Kartei Details
| Karten | 101 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Technik |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 30.05.2020 / 12.06.2020 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/20200530_lfa_2_und_spez_kapitel
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Auf welchen Gebieten der Triebwerkstechnologie erwarten Sie in der Zukunft verstärkte Entwicklungstätigkeiten? Begründen Sie Ihre Antworten im Einzelnen.
Grundsätzlich Komponentenverbesserung um Komponentenwirkungsgrade zu erhöhen, speziell aber Getriebe und dann auch Prpfan und Open Rotor um Pi_Fan zu senken bei groen Massenströmen --> hohe Vortriebswirkungsgrade
höhere Druckverhältnisse und damit Tt4
Außerdem Kühltechnologien, dynamische SPaltkontrolle, Bessere Einstellmöglichkeiten
more electric engines--> leicher und höhere Anpassbarkeit
Gewichtsreduktion durch Hybrid Bauweise
evtl Zwiscenkühlung, Wärmetauscher und Nachverbessnung zw NDT und HDT
Warum geht der Trend in der Turbinentechnologie zu hohen Gas- und Materialtemperaturen?
Optimum für höhere Druckverhältnisse benötigt höhere Temperaturen, und ist nötig für große BPR --> senken Lärm und Emissionen, Außerdem Entwicklung stetig und für alle Technologien relavant da Kern TW
Skizzieren sie die Lösungsschritte bei der Berechnung aller Größen in einem Netzwerk
1. Alle Elemente Numerieren; Apparate, Knoten
2. Typen fetslegen: Eintritt, Austritt, Mischen
3. Netwerkmatrix aufstellen + Definition Durchströmrichtung
4. Startlösung aufstelen z.B. dpt:v=0--> Massenstromnilanz
5. alle Startmassenströme berechnen
Skizzieren Sie den typischen Verlauf des äußeren Wärmeübergangs an einem Turbinenschaufelprofil + Korellation mit Grenzschichtzuständen
Wie verhält sich die mittlere gasseitige Nu_l zur Reynoldszahl bei Turbinenschaufeln
NU_l ist proprotional zu Re
Welche Mechanismen machen die Filmkühlung so wirksam, worauf ist zu achten?
Kühlluft wird über Löcher nach außen transportiert und legt dabei einen schützenden Luftfilm um das Metall der Schaufel --> Schaufel sieht geringere Heissgastemperatur + Kühlluft wird für Film weiterverwednet --> nur sehr wenig bis garkein zusätzlicher Luftverbbrauch + weniger Wärmespannungen in Schaufel
Aber kompliziert: richtiger Druckunterschied und Lochabstand für geschlossenen aniegenden Kühlluftfilm + Gute Geometrie und Lochgröße um zusetzen durch Staub zu vehrindern
Showerheadkühlung + Einsatz
Eingesetzt bei Turbinenschaufelvorerkanten, Luft gelangt durch viele kleine Löcher nach außen und legt sich um die Schaufel
Filmwirkungsgrad + Velrauf
entspricht der Filmeffektivität und wird pro Loch angegeben
Wie sinnvoll ist es eine Schaufel ohne wirkungsvolle konvektive Kühlung über Filmkühlung zu schützen?
Nur mit gutem konv. System sinnvoll, wenn Kühlwirkungsgrad eta_c konvektiv =0 und verbauchte Kühlluft des konv. Systems ist für Filmkühlung noch gut
Wie ändert sich der Kühlwirkungsgrad einer Komponente beim Einsatz von Filmkühlung?
eta_c steigt an, da bereits erwärmte Luft zusätzlich den Film gewährliestet und soe die Heissgastemperatur die das Material sieht abnimmt
typische Lochgrößen + Skizzen der Typen + Herstellung
GT: 0,7-0,8mm, TW 0,4-0,5mm
Herstellung durch Lasererosion
TBC
Themral Barrier Coating = kermaische Schutzschicht auf Schaufel die extrem schlechte WL hat.
Benötigt metallsiche Bond Coat auf Schaufel
Aufbringen über Plasma Spray
Erläutern Sie den Begriff der Äquivalentleistung beim PTL.
Kunstgröße für besseren Vergleich PTL/ZTL
Propeller und Stehlleistung werden zur Wellenleistung addiert
Warum ist der Vortriebswirkungsgrad ηa beim PTL praktisch identisch mit dem Propellerwirkungsgrad ηp ? Zeichnen Sie qualitativ die Verläufe ηp und ηa;TL als f(c0) in ein Diagramm.
für optimiertes PTL ist c9 =c0 und damit die Stahlleistung praktisch 0. Der Untrschied der beiden Wirkungsgrade ist, dass beim Vortriebswirkungsgrad die Strahlleistung mit einbezogen wird.
Warum ist die in einem optimierten PTL zur Verfügung stehende spez. Nutzleistung wN etwa gleich der spez. Äquivalentleistung w e?
der Unterscheid zwischen Nutz und Äquivalenzleistung ist, dass bei der Äquivalenzleistung der Strahlanteil mit drin ist, da dieser aber nahe 0 ist, gibt es hier kaum einen UNterschied.
Warum ist die Geschwindigkeit des Abgasstrahls beim optimierten PTL im Auslegungspunkt etwa gleich der Fluggeschwindigkeit?
Im Auslegungspunkt soll möglichst viel Schub über den effizeinten (weil geringe Ulenkung und langsame Geschwindigkeit) Propeller erzeugt werden. Somit muss möglichst viel Energie aus dem Kern TW in den Propeller gehen und die Turbine nimmt maximal viel Leistung aus dem Strahl bis c9 = c0.
Warum ist das Strahltriebwerk dem PTL für hohe Fluggeschwindigkeiten überlegen?
Je höher die Fluggeschwindigkeit, desto schneller muss ein Propeller oder Fan drehen und somit entstehen höhere Blattgeschwindigkeiten was zu aerodynamischen Verlusten führt. Zudem ist die Kompression bei hohen Machzahlen nicht mehr durch Verdichter nötig sondern entsteht durch Staudruck. der Propeller hat daher auch außen einen Geringeren Anstellwinkel als innen
Physikalische Bedeutung Biot Zahl
Bi=a_HG*s_w/lambda
Vergleich WÜ in GS und in Wand
Maß für Temperaturgradient in Wand
je höer BI, desto mehr Wärme wird in Wand verbraucht -_> bessere TBC
Möglichkeiten der Kühlung nach Effektivität
Konvektiv + andre (inkls eta_c)
Single Passage
Multi Passage
Multi Passage mit Rippen, Dimples, Pinfeld
Prallkühlung
nur Film -_> eta_c 0,9...1
nur TBC--> eta_c 1,1...1,2
Film + TBC--> 1,4...1m5
Materialien gegen Korrosion, z.B. MCrAlY und NiCrAlY vy CoCrAlY
Al hilft gegen Oxidation, Cr gegen Korrosion
Nickel ist gut gegen Zundern, Cr gegen Heisgassoxidation
Was amcht Prallkühlung so wirkungsvoll
Viele Löcher = viele Staupunkt, dadurch sehr viel Wärme aus Wand holbar
