CH238569A - Einrichtung zur Verringerung der Druckverluste von strömenden Medien. - Google Patents

Description

  Einrichtung zur Verringerung der     j)rueIiverluste    von strömenden Medien.    Die Druckverluste von strömenden Me  dien spielen bei Fernrohrleitungen und Ma  schinen, wie Turbinen,     Gebläse,    Kompresso  ren, Ventilatoren, ferner     bei    Wärmekraftan  lagen     (Gasturbinenanlagen)    und deren     Rohr-          leitunbsystemen    usw. eine massgebende  Rolle.  



  Zweck der vorliegenden Erfindung ist die  Schaffung einer Einrichtung, die erlaubt, die  Druckverluste erheblich zu vermindern. Er  findungsgemäss wird der Druckverlust durch  eine den zu beeinflussenden Strömungswegen  vorangehende     Verengung        herabgesetzt,    die  derart     gestaltet    ist, dass sie künstlich ein  flacheres     Gesamtdruckprofil,    als es sich ohne  Steuerung selbsttätig     einstellen    würde, er  zielt.  



  Es würde nämlich bei Versuchen mit strö  menden     Gasen    gefunden, dass durch eine  Steuerung des Geschwindigkeitsprofils eine  erhebliche Herabsetzung der     Verluste    erzielt  werden kann, und zwar ergab ein     "flacheres"          Geschwindigkeitsprofil    einen erheblich gerin  geren Energieverlust als ein     "steileres"    Profil.

      Unter einem     "flacheren"    Profil wird     hiebei     ein Profil verstanden, für welches das     Ver-          bältnis    der     Geschwindigkeit    in der Rohrachse  zur mittleren     Geschwindigkeit    des Quer  schnittes kleiner ist als beim     "steileren"     Profil.  



  Eine beruhigte Strömung ergibt bekannt  lich im     turbulenten    Gebiet ein Profil, welches  dem     '/7        Potenzgesetz    entspricht (Kurve 2 in       Fig.    1 der beiliegenden Zeichnung). Der Ener  gieverlust, der diesem Profil entspricht, ist  nun aber nicht der kleinstmögliche, sondern  er kann durch künstliche     Beeinflussung        des     Profils     erniedrigt    werden.

   So hat zum Bei  spiel das flachere Profil nach Kurve       (Fig.    1) einen kleineren Energieverlust bei  gleicher mittlerer Geschwindigkeit zur Folge       alsi    )das Profil nach     Kurve    2.     Der        statische     Druck ist     beispielsweise    durch die gerade  Linie 1     angedeutet.     



  Gemäss dem in     Fig.    2 gezeigten Ausfüh  rungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes für  eine Rohrleitung wird die     Erzeugung    des  flacheren Profils durch einen sich verengen-      den Kanal 11 erwirkt, wobei die nötige vor  angehende     Querschnittserweiterung    durch  einen diesem     vorangesetzten        Diffusor    12 er  folgt. Zwischen dem     Diffusor    12 und der Ver  engung 11 kann ein gerades     Teilstüeh    13  eingeschaltet sein, welches aber nicht unbe  dingt erforderlich ist.

   Es     zeigt    sich nun, dass  bei einem einseitigen Verengungswinkel a  > 7  des sich verengenden Rohres eine merk  bare     Energieverlustverminderung    im nachge  schalteten Rohrteil 14 eintritt. Umgekehrt  muss zur Vermeidung der     Ablösungsverluste     im     Diffusor    12 dessen einseitiger Neigungs  winkel     ss     <  8  gewählt werden.

   Die Kombina  tion von     Diffusor    und Verengung ergibt bei  Einhaltung der angegebenen Winkelbedin  gungen eine bedeutende     Energieverlustver-          minderung    in der Rohrleitung 14.     Dureb     Einschalten von derartigen Einrichtungen in  bestimmten Abständen einer Druckleitung 1 1  gemäss dem in     Fig.    3 gezeigten Ausführungs  beispiel der Erfindung kann der Strömungs  widerstand dieser Leitung beträchtlich her  abgesetzt werden.

   Auch können die     Durch-          strömverluste    von Maschinen, wie Turbinen,  Gebläse usw. dadurch herabgesetzt:     werden,     dass im Strömungsweg des     Arbeitsmittel     nacheinander Erweiterungen und V     erengun-          gen    vorgesehen werden,     beispielsweise    indem  das Leitrad als sich verengender Kanal, das  Laufrad als     Diffusor    ausgebildet ist, oder  umgekehrt.  



  Während das Einschalten einer derarti  gen Kombination eines     Diffusors    und einer  Verengung bei den angegebenen Winkelbe  dingungen hauptsächlich eine Energieverlust  verminderung im nachgeschalteten Strö  mungsweg bewirkt, kann der Druckverlust.  längs der Einrichtung selbst dadurch herab  gesetzt werden, dass man die Winkel     ss    und a  kleiner als 8  vorsieht. Der Einfluss auf die       nachbeschaltete        .Strecke    ist dann allerdings  kleiner als bei     grösseren    Winkeln a.  



  Es ist noch zu bemerken, dass eine     Ener-          gieverlustverminderung,    das heisst eine     Ge-          samtdruckverlust-Verminderung    für eine ge  wisse Strecke nicht unbedingt auch eine Ver  minderung des statischen     Druckabfalles    über    die gleiche Strecke bedeutet, da die Diffe  renz von zwei statischen Drücken nur bei  gleichen Geschwindigkeitsprofilen ein Mass  für den     Ener;-ieverlust    abgibt. Wesentlich ist  daher,     da.ss    die Verluste der Gesamtdruck  höhen, das heisst der Summen von stati  schem Druck und     Geschwindigkeitsdruck,    ab  nehmen.  



  Im übrigen kann der Erfindungsgegen  stand überall da angewendet werden, wo eine  Strömungsenergieeinsparung erwünscht ist.  Insbesondere wird durch     Steuerung    des     Ge-          samtdruekprofils    die Ablösung     hei        Enddif-          fusoren    von Gasturbinen vermindert. Zu die  sem Zwecke wird das Eintrittsprofil der     Dif-          fusoren    beispielsweise durch     vorgeschaltete     Verengungen verflacht.

   Es kann dies insbe  sondere zur guten     Ausnützung    der Stufen  austrittsgeschwindigkeiten,     Wuptsäehlich    an  der letzten Stufe, von Vorteil sein. Aber auch  für andere rotierende     Mascbinen    ist der Er  findungsgegenstand     anwendbar.    Die künst  liche     Verengung    des     Strömungsweges    kann  im     Enddiffusor    von Turbinen und     Achsial-          kompressoren        ,sowie    im Gehäuse von     Ra.dial-          kompressoren    angebracht werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Verringerung der Druck verluste strömender Medien, gekennzeichnet durch eine den zu beeinflussenden Strömungs wegen vorangehende Verengung, dergestalt. dass sie künstlich ein flacheres Gesamtdruek- profil, als es sich ohne Steuerung selbsttätig einstellen würde, erzielt. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Verengung für die Erzeugung eines flachen Geschwindig- keitspTofils eine diffusorartige Erweiterung mit einem einseitigen Erweiterungswinkel (ss) von weniger als 8 vorangeht. 2. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der einseitige Ver- erigungswinkel (a) 7" überschreitet.