Einflüsse von Seitenwandkonturierung und Leckageinteraktion auf den Wirkungsgrad von Turbinen mit Deckbandbeschaufelungen
Motivation
Die mit der Anhebung der Prozessparameter einhergehende Steigerung des maximalen Prozessdruckes von Dampfturbinen führt zu sehr kleinen Volumenströmen in den ersten Stufen, die kleine Schaufelhöhen und kleine Höhe/Sehnenlänge-Verhältnisse erforderlich machen. Die aerodynamische Auslegung dieser Schaufeln beinhaltet noch ein erhebliches Entwicklungspotenzial, um die zu erwartenden höheren spezifischen Verluste infolge des größeren Anteils wandnaher Strömung sowie aufgrund der gravierenderen Auswirkung der Spaltströmungen zu kompensieren. Zur Begrenzung der Spaltmassenströme werden bei der Auslegung der Frontstufen in den Höchst- und Hochdruckdampfturbinen Beschaufelungen mit Deckbändern eingesetzt. Eine vielversprechende Maßnahme zur Optimierung dieser Turbinen liegt in der Seitenwandkonturierung solcher Deckbandbeschaufelungen, die ein erhebliches Potenzial zur Verminderung von Strömungsverlusten im Wandnahen Bereich aufweisen.
Methode
Im Rahmen dieses Projektes werden Strömungsuntersuchungen in den Deckbandkavitäten und an deren Ein- und Austritte sowie im Interaktionsbereich der Leckage- und Hauptströmung durchgeführt. Ziel dieser Untersuchungen ist die Charakterisierung der Sekundärströmungs- und Mischungsverlusten. Gleichzeitig werden damit Daten zur Validierung der parallel laufenden numerischen Simulationen bereitgestellt. Des Weiteren wird in diesem Projekt die Ausmischung von Heißgassträhnen im Rotordichtlabyrinth untersucht.
Förderung
Das Projekt wird im Rahmen des AG Turbo Verbundprojekts „COORETEC-turbo“ durchgeführt und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) über eine Laufzeit von 3,5 Jahren gefördert.
Publikationen
Dieter Bohn, Stephan Schwab, Michael Sell
Analysis and Evaluation of the Impact of different Blade Loadings on a 2-Stage Turbine with Shrouded Blades , ASME Paper GT2011-46209
Stephan Schwab, Dominik Wendland, Manfred Wirsum und Michael Sell
Einflüsse von Seitenwandkonturierungen und Leckageinteraktion auf den Wirkungsgrad von Turbinen mit Deckbandbeschaufelungen , 13. Statusseminar AG-Turbo 03.12 bis 04.12.2012
Stephan Schwab, Dominik Wendland, Manfred Wirsum, Michael Sell
Numerical and Experimental Investigation of Flow in a Steam Turbine with Novel Endwall Contoured Blades
Proceedings of 11th International Symposium on Experimental and Computational Aerothermodynamics of Internal Flows, May 6-11, 2013, Shenzhen, China
Stephan Schwab, Dominik Wendland, Manfred Wirsum
Numerical and Experimental Investigation of Tangential Endwall Contoured Blades in a 2-Stage Turbine, ASME Paper GT2013-94169