Str�mungstechnik: Grundlagen, Maschinen, Anwendungen

by E. Windemuth

Overview

Strömungstechnische Probleme finden sich in nahezu allen Bereichen der Naturwissen- schaft als auch in der unmittelbaren Umwelt unseres täglichen Lebens. Strömungsma- schinen sind, sei es als autonome Anlage oder auch als Hilfsmaschinen, in allen Gebie- ten der Technik anzutreffen. Das vorliegende Buch stellt sich die Aufgabe, in gestraffter Form gemeinsam - die strömungstechnischen Grundlagen - eine allgemeine Maschinenkunde zu sämtlichen Bauarten der Strömungsmaschinen - einzelne spezifische Anlagen, welche als typische Strömungsmaschinen anzusp- chen sind oder deren Wirkungsweise nur aus der Sicht der Strömungstechnik ver- ständlich wird darzustellen. So werden Verdichter, Kreiselpumpe, Dampf-, Gas- und Wasserturbine be- handelt, darüber hinaus wichtige Spielarten dieser Geräte wie Strömungswandler, Strahlantrieb, Abgasturbolader. Am Propeller und vor allem am Hubschrauber werden die Strömungs- und Kräfteverhältnisse am Schaufelblatt deutlich gemacht, gleichzeitig aber auch ein modernes und weitverbreitetes fluggerät vorgestellt. Der Energieerzeugung, als solche eng mit dem Betrieb von Dampf-, Gas- und Wasser- turbinen verknüpft, wird ein eigener Abschnitt gewidmet. Den Abhandlungen zu den strörnungstechnischen Grundlagen des 1. und 2. Abschnitts sind eine Reihe von durchgerechneten Übungsaufgaben beigefügt, die Behandlung der Maschinen wird in einigen grundlegenden Fällen durch einfache Auslegungsbeispiele er- gänzt. Das Buch ist vom Techniker für den Techniker geschrieben. Es soll dem Studierenden helfen, in die stoffreiche Fülle des technischen Studiums einzudringen, es mag dem im Betrieb Schaffenden zur Lösung mancher fragen verhelfen. VI Mathematische Anforderungen sind bewußt reduziert worden und finden sich nur an je- nen Ste!len, wo eine mathematische Herleitung für die Aussagekraft einer Beziehung oder zur Erklärung eines Sachverhalts unbedingt erforderlich ist.

Product Details

ISBN-13:	9783540132486
Publisher:	Springer Berlin Heidelberg
Publication date:	09/17/1984
Pages:	324
Product dimensions:	6.69(w) x 9.61(h) x 0.03(d)
Language:	German

Table of Contents

1 Strömungstechnische Grundlagen.- 1.1 Hydrostatik.- 1.1.1 Der hydrostatische Druck.- 1.1.2 Druckkraft auf Wände.- 1.1.3 Auftrieb und Schwimmen.- 1.1.4 Schwimmstabilität.- 1.1.5 Rotierende Flüssigkeit.- 1.1.6 Oberflächenspannung.- 1.2 Dimensionsanalyse und hydromechanische Ähnlichkeit.- 1.2.1 Dimensionsanalyse.- 1.2.2 Hydromechanische Ähnlichkeit.- 1.2.3 Das Reynoldsche Modellgesetz.- 1.3 Hydromechanik.- 1.3.1 Reibungsfreie Rohrströmung.- 1.3.2 Meßtechnik.- 1.3.2.1 Messungen mit Sonden.- 1.3.2.2 Messungen mit Düsen und Blenden.- 1.3.2.3 Rotierende Meßgeräte.- 1.3.2.4 Thermische Meßgeräte.- 1.3.2.5 Ausfluß- und Überfallmessungen.- 1.3.3 Strömung mit Reibung.- 1.3.3.1 Widerstandsgesetz.- 1.3.3.2 Laminare Strömung.- 1.3.3.3 Turbulente Strömung.- 1.3.4 Besondere Widerstände.- 1.3.4.1 Eintritts- und Umlenkverluste.- 1.3.4.2 Querschnittsänderungen.- 1.3.4.3 Absperrorgane, Armaturen.- 1.3.4.4 Rohrverzweigungen.- 1.3.5 Impulssatz für strömende Medien.- 1.3.6 Flüssigkeitsbehälter.- 1.4 Gasdynamik.- 1.4.1 Schallgeschwindigkeit.- 1.4.2 Kompressibilität strömender Gase.- 1.4.3 Strömungsgesetze.- 1.4.4 Überschalldüse.- 1.4.5 Rohrströmung kompressibler Medien.- 1.4.6 Bewegung eines Körpers im Überschallbereich und der Verdichtungsstoß.- 1.4.6.1 Der Mach’sche Kegel.- 1.4.6.2 Der gerade Verdichtungsstoß.- 1.4.6.3 Der schräge Verdichtungsstoß.- 1.4.6.4 Auswirkungen des Verdichtungsstoßes auf umströmte Körper.- 2 Das umströmte Profil — Aerodynamik und Flugtechnik.- 2.1 Ebene Strömung.- 2.1.1 Grundlagen.- 2.1.2 Strömungsbilder.- 2.1.2.1 Quelle.- 2.1.2.2 Dipolströmung.- 2.1.2.3 Kreiszylinderströrnung.- 2.1.2.4 Zirkulationsströmung.- 2.1.2.5 Parallelströmung mit Zirkulation am Kreiszylinder.- 2.1.2.6 Überlagerung von Quelle und Zirkulation.- 2.2 Das umströmte Profil.- 2.2.1 Profilentwicklung.- 2.2.1.1 Methode der konformen Abbildung.- 2.2.1.2 Singularitätenmethode.- 2.2.2 Hydrodynamischer Auftrieb.- 2.2.3 Profilgeometrie.- 2.2.4 Der Luftwiderstand.- 2.2.5 Strömungsparameter.- 2.2.6 Druckverteilung und endliche Flügellänge.- 2.2.7 Der Windkanal.- 2.2.8 Besonderheiten im Überschallbereich.- 2.2.9 Tabellen und Diagramme.- 2.3 Die Luftschraube.- 2.4 Flugdynamik am Hubschrauber.- 2.4.1 Der Hubschrauber als Fluggerät.- 2.4.2 Schwebeflug.- 2.4.3 Steuerung.- 2.4.4 Vertikalflug.- 2.4.5 Horizontalflug.- 2.4.6 Autorotation.- 3 Grundlagen der Strömungsmaschinen.- 3.1 Übersicht und Einteilung.- 3.2 Das Schaufelgitter.- 3.3 Berechnungsmethoden.- 3.4 Energieumsatz.- 3.5 Verluste und Wirkungsgrade.- 3.6 Strömungsverhältnisse am Laufrad.- 3.7 Hauptgleichung für Strömungsmaschinen.- 3.8 Minderleistung.- 3.9 Gleich- und Überdruckverfahren.- 3.10 Die spezifische Drehzahl.- 3.11 Wahl des Schaufelwinkel—2.- 3.12 Saugfähigkeit und Kavitation, Überschallströmung.- 3.13 Einlaufziffer und Schaufelzahl.- 3.14 Achsschub.- 4 Betriebsverhalten der Strömungsmaschine.- 4.1 Die Drosselkurve.- 4.2 Das Kennfeld.- 4.3 Arbeitspunkt und Betriebsverhalten der Arbeitsmaschine.- 4.4 Regelverfahren.- 4.5 Betriebsverhalten der Turbine.- 5 Gebläse und Verdichter.- 5.1 Einführung und Übersicht.- 5.2 Radiale und axiale Maschinen.- 5.3 Gekühlte Verdichter.- 5.4 Gestaltung.- 5.4.1 Radialmaschine.- 5.4.1.1 Laufrad.- 5.4.1.2 Leitorgane.- 5.4.2 Axialmaschine.- 5.5 Bautypen und besondere Einsatzgebiete.- 5.6 Sonderbauarten.- 5.6.1 Schraubenverdichter.- 5.6.2 Rootsgebläse.- 5.6.3 Zellenverdichter.- 5.7 Berechnung des axialen Gitters nach der Tragflügeltheorie.- 5.8 Übungsbeispiel.- 6 Kreiselpumpe.- 6.1 Bauformen, Wirkungsweise und Gestaltung.- 6.2 Übungsbeispiel.- 6.2.1 Ausgangsdaten.- 6.2.2 Bauform und Stufenzahl.- 6.2.3 Leistung und Wellendurchmesser.- 6.2.4 Saugmund.- 6.2.5 Eintrittskante der Laufschaufei.- 6.2.6 Schaufelaustrittskante.- 6.2.7 Gestaltung des Laufrades.- 6.2.8 Entwurf der Laufschaufel.- 6.2.9 Leitorgane.- 6.2.9.1 Schaufelloser Ringraum.- 6.2.9.2 Leitrad.- 6.2.9.3 Rückführrad.- 6.2.9.4 Spiralgehäuse.- 6.2.10 Zusätzliche Auslegungshinweise.- 7 Wasserturbinen.- 7.1 Einführung.- 7.2 Freistrahlturbine.- 7.3. Francisturbine.- 7.4 Kaplanturbine.- 7.5 Vergleichende Betrachtung.- 8 Strömungswandler.- 8.1 Einführung.- 8.2 Der hydrodynamische Dehzahlwandler (hydraulische Kupplung).- 8.3 Der hydrodynamische Momentenwandler (hydraulisches Getriebe).- 8.4 Anwendungen des hydrodynamischen Wandlers.- 8.5 Das Leistungsteilungsgetriebe.- 8.6 Betriebliche Hinweise für Strömungsgetriebe.- 9 Gasturbinen.- 9.1 Der Gasturbinenprozeß — Thermodynamik des Prozesses und Aufbau der Anlage.- 9.1.1 Offener Prozeß.- 9.1.2 Prozeß mit Wärmetauscher.- 9.1.3 Zwischenkühlung und Zwischenerhitzung.- 9.1.4 Geschlossener Prozeß.- 9.2 Bauelemente der Gasturbine.- 9.2.1 Verdichter.- 9.2.2 Brennkammer.- 9.2.3 Turbine.- 9.2.4 Zusammenfassung.- 9.3 Strahlantriebe.- 9.3.1 Strahltriebwerk.- 9.3.2 Schubrohr.- 9.4 Abgasturbolader.- 9.5 Die Gasturbine als Antrieb für Straßenfahrzeuge.- 10 Energieerzeugung.- 10.1 Energieerzeugung im Dampfkraftwerk.- 10.1.1 Der Dampfkraftprozeß.- 10.1.2 Die wichtigsten Baueinheiten.- 10.1.2.1 Kessel.- 10.1.2.2 Kondensator.- 10.1.2.3 Kühlkreislauf.- 10.1.2.4 Wasseraufbereitung.- 10.2 Nutzbarmachung von Kernenergie.- 10.3 Wasserkraftanlagen.- 10.4 Energiebedarf und Spitzenlastdeckung.- 10.5 Kopplung von Erzeugung elektrischer Energie und Wärme.- 11 Die Dampfturbine.- 11.1 Aufbau der Dampfturbine.- 11.2 Beschauflung.- 11.3 Regelung.- 11.4 Anfahren und Abstellen der Turbine.- 11.5 Berechungsbeispiel.- 12 Die Rakete.- 12.1 Einführung.- 12.2 Rechnerische Grundlagen.- 12.3 Flüssigkeitsrakete.- 12.4 Feststoffrakete.- 12.5 Steuerung der Rakete.- 12.6 Raketenflugmechanik.- Tafeln.- Sachwortregister.