RotKa

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Hauptkomponente des Prüfstands bildet die rotierende Turbinenscheibe in einem geschlossenen Gehäuse.

Die rotierende Turbinenscheibe wird hierbei mit Kühlluft beaufschlagt, welche über insgesamt acht Düsen auf einem konstanten Radius an umfangssymmetrischen Positionen eingedüst wird. Diese Konfiguration ist grundsätzlich an eine erste Niederdruckturbinenstufe eines realen Triebwerks angelehnt. Die Luftversorgung des Prüfstands wird dabei durch einen Verdichter des Instituts sichergestellt.

Um den Wärmeübergang zwischen der eingebrachten Kühlluft und der rotierenden Turbinenscheibe untersuchen zu können, werden über einen elektrischen Heizer Temperatursprünge von bis zu 100 K in der Kühlluftzufuhr realisiert. Dadurch wird ein signifikanter Wärmestrom in Richtung der rotierenden Turbinenscheibe erzeugt. Aus den gemessenen Scheibenoberflächentemperaturen in Verbindung mit numerischen Modellen können die Wärmeübergangskoeffizienten zwischen der Kühlluft und der Turbinenscheibe bestimmt werde. Zusätzlich ermöglichen optische Zugänge an der Prüfkammer die Untersuchung der auftretenden Strömungsstrukturen in der Rotor-Stator-Kavität.

 

Einsatzgebiete

• Untersuchung des Wärmeübergangs zwischen Kühlluft und Turbinenscheibe
• Thermoshock-Untersuchungen
• Untersuchung der auftreteneden Strömungsphänomene in der Rotor-Stator-Kavität

 

Eingesetzte Messtechnik

• 30 Typ-T Thermoelemente auf der Scheibenoberfläche des Rotors
  • 18 x Scheibenvorderseite (9 Radien, 2 Winkel)
  • 6 x Bore/Scheibeninnenfläche (3 Axialpositionen, 2 Winkel)
  • 6 x Scheibenrückseite (3 Radien, 2 Winkel)
  • Bohrungen im Rotor zur Durchführung der Leitungen
• 20 Thermoelemente für Lufttemperaturen im Prüfkammer-Ringraum
• Messung der Lufttemperaturen und statischen Drücke der Zuströmung kurz vor dem Eintritt in die Düsen
• Statische Drücke in beiden Kavitäten
• Zonale Stereo PIV-Messungen
  • Verschiedene Laserlichtschnittebenen einstellbar
  • Zwei in 90° zueinander ausgerichteten Kameras erfassen alle drei Geschwindigkeitskomponenten

 

Technische Daten

Eintrittsdruck [bar]	1,5
Eintrittstemperatur [°C]	40-140
Mach Zahl am Düseneintritt [-]	0,56
Reynoldszahl am Düseneintritt [-]	22,7 * 103
Drehzahl [1/min]	11.700
Massenstrom [kg/s]	1,2
Rotoraußendurchmesser [mm]	540
Gesamtgewicht Rotor [kg]	ca. 100
Antriebsleistung Rotor [kW]	35

 

Laufzeit und Partner

Das Projekt wird finanziell mit Mitteln des BMWK sowie der MTU unterstützt.

Den Obmann des zugehörigen projektbegleitenden Ausschusses stellt die MTU.