2) Peltonturbine
Im Maschinenlaborversuch werden in Ergänzung zur Vorlesung
"Strömungsmaschinen" der konstruktive Aufbau und die Funktion von
Wasserturbinen erklärt, die theoretischen Grundlagen der Peltonturbine
erläutert und mit der Peltonturbine als eine der bekannten drei hydraulischen
Turbinen ein Laborversuch bei konstanter und auch veränderlicher Drehzahl
gefahren. Es wird ein Überblick über einen typischen Wasserturbinenversuchsstand
gegeben und beim Versuch der Umgang mit den erforderlichen Meßgeräten
geübt. Mit Hilfe der an der Peltonturbine gemessenen Daten wird das
Kennfeld, das für die Beurteilung der Maschine wichtig ist, berechnet
und grafisch dargestellt:
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Der am Turbineneintritt erforderliche hohe
Druck  p
zur Erzielung einer hohen Strahlgeschwindigkeit cStr
wird in der Natur durch die potentielle Energie eines hochgelegenen Stausees
realisiert. Im Maschinenlabor wird der notwendige Turbineneintrittsdruck
von einer Kreiselpumpe erzeugt. Durch die vorgeschriebene "Freihanghöhe"
ist gewährleistet, dass die Peltonschaufeln auf keinen Fall in
das Unterwasser eintauchen (Vermeidung von "Pantschverlusten"). |
Üblicherweise dient bei Wasserkraftwerken das erzeugte
Drehmoment und die von der Turbine abgegebene mechanische Leistung zum
Antrieb elektrischer Generatoren. Im Laborversuch hingegen wird das Drehmoment
von der Turbinenwelle per Keilriemen auf eine hydraulische Bremse mit Momentenwaage
übertragen. Bei großen Drehmomenten (kleine Drehzahl) tritt
zusätzlich eine Backenbremse in Aktion.
Kenndaten der Anlage:
| Peltonturbine: |
Volumenstrom |
= |
11,00 l/s |
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Fallhöhe |
= |
45,00 m |
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Nenndruck |
= |
4,409 bar |
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Nutzleistung |
= |
3,5 kW |
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Drehzahl im
Auslegungspunkt |
= |
1130 1/min |
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Wirkungsgrad (mechanisch,
nur Turbinenlagerung) |
= |
0,98 |
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Laufradaußendurchmesser |
= |
0,301 m |
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Bezugsdurchmesser |
= |
0,301 m |
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Schaufelzahl |
= |
23 |
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spez. Drehkenngröße |
= |
0,043 |
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Durchmesser-Kenngröße |
= |
13,864 |
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Enthalpiestufen-Kenngröße |
= |
-4 |
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Durchfluss-Kenngröße
der
Stufe |
= |
0,2 |
| Düse: |
max. Nadelhub |
= |
19,0 mm |
| |
max. Düsenöffnung |
= |
566 mm2 |
| |
Düsenfaktor |
= |
0,96 |
| Venturidüse: |
min. Durchmesser |
= |
0,0417 |
| |
Durchflusszahl |
= |
1,0199 |
| |
Expansionszahl
(inkompressibel) |
= |
1 |
| Anlagendaten: |
Rohrdurchmesser |
= |
0,0817 m |
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Aufbauschema Versuchsstand:
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