Grundlagen der Technischen Thermodynamik PDF

Dies ist ein als exzellent ausgezeichneter Artikel. Turbokompressor zum Ansaugen und Verdichten der Verbrennungsluft antreibt. Turbinen-Strahltriebwerke zeichnen sich durch hohe Leistung und Schubkraft grundlagen der Technischen Thermodynamik PDF, bei vergleichsweise geringen Massen und Baugrößen.


Författare: Ernst Doering.

Dieses Lehrbuch stellt ausführlich und gut strukturiert die wesentlichen wissenschaftlichen Grundlagen der Thermodynamik für eine praxisorientierte Lehre dar. Es vermittelt analytisch zuverlässiges Wissen mit Blick auf eine ingenieurtechnische Anwendung und liefert den Schlüssel zum schnellen Verständnis der Kraft- und Arbeitsmaschinen. In der aktuellen Auflage wurde die Anzahl von Diagrammen und Stoffwert-Tabellen deutlich erhöht, um die praktische Handhabung noch weiter zu verbessern. Viele Beispiele werden jetzt ausführlicher beschrieben, um dem Lernenden das Nachvollziehen zu erleichtern. Neu sind auch dimensionslose Gleichungen zur Berechnung der Nußelt-Zahl sowie ein Formelzeichen-Verzeichnis.

Sie sind seit Mitte des 20. Die Turbinen-Luftstrahltriebwerke zählen gemeinsam mit den Raketentriebwerken, den Staustrahltriebwerken und den Pulsstrahltriebwerken zur Gruppe der Strahltriebwerke. Die Gasturbine besteht aus einem Verdichter, der die Luft ansaugt und komprimiert, einer Brennkammer zur Verbrennung des Treibstoffs und einer anschließenden Turbine, die einen Teil der Energie der Abgase nutzt, um den Verdichter anzutreiben. Kampfflugzeuge verfügen häufig über einen Nachbrenner, der nach der Turbine weiteren Treibstoff einspritzt und verbrennt, um noch mehr Schub zu erzeugen. Luftstrom am Triebwerk beim Start eines Flugzeuges. Ein Strahltriebwerk beschleunigt eine relativ geringe Masse Luft sehr stark, wohingegen ein Propeller eine große Luftmasse weitaus schwächer beschleunigt.

Bei vielen Triebwerken ist ein Fan vorhanden, der zusätzliche Antriebsenergie auf den Mantelstrom überträgt. Schon eine erhöhte Staubbelastung kann die Wartungsintervalle drastisch verkürzen. Hingegen ist das Einsaugen von Wassertropfen auch bei schwerem Regen unproblematisch. Das Anlassen des Triebwerkes erfolgt, indem der Verdichter auf eine Mindestdrehzahl gebracht wird. Nach Erreichen der Mindestdrehzahl wird Kraftstoff in die Brennkammer eingespritzt und durch eine oder mehrere Zündkerzen gezündet.

Vom Verdichter wird sogenannte Zapfluft abgenommen, mit der die Druckkabine versorgt wird. Kreisprozess nach James Prescott Joule am besten. Schub muss größer als der Widerstand sein, wenn das Flugzeug beschleunigen oder steigen soll. Deswegen werden heute in der Zivilluftfahrt Bypasstriebwerke mit hohem Nebenstromverhältnis verwendet, bei denen ein großer Luftmassenstrom relativ langsam das Triebwerk verlässt, was einen besseren Wirkungsgrad und nicht zuletzt auch eine Lärmminderung bewirkt. Der Turbojet ist die einfachste Form eines Turbostrahltriebwerkes. Er besteht aus einer Gasturbine, bei der ausschließlich der Abgasstrahl als Antrieb genutzt wird. Das Triebwerk hat in der Regel nur eine Welle, durch die Turbine und Verdichter miteinander verbunden sind.

Diese Triebwerksart ist die vorherrschende Form des Strahltriebwerks. Praktisch alle Strahlflugzeuge sind heute mit Turbofans ausgerüstet. Fan hat einen deutlich größeren Querschnitt und seine Schaufeln würden ansonsten enorme Fliehkräfte entwickeln. Mitunter kann die zweite Welle entfallen, wenn stattdessen ein Untersetzungsgetriebe die hohe Drehzahl der Hochdruckwelle auf eine niedrigere Drehzahl für den Fan heruntersetzt. Besserer Wirkungsgrad des Triebwerkes durch die geringere mittlere Geschwindigkeit des Antriebsluftstrahles und damit geringerer Kraftstoffverbrauch. Reduzierung der Lärmentwicklung, indem die heißen, schnellen und damit lauten Turbinengase durch den umgebenden kühlen und ruhigeren Gasstrom der ersten Stufe gedämpft werden. Verhältnis der Luftmenge, die um die Brennkammer herum geleitet wird, zu der Luftmenge, die durch die Brennkammern geleitet wird liegt meist unter 1,5.

Dies bewirkt eine nur relativ geringe Lärmminderung gegenüber Turbojettriebwerken. Diese Antriebsart wird als Turboprop bezeichnet. Luftschraube wird durch ein Untersetzungsgetriebe der Antriebsturbine angetrieben. Erste Turboproptriebwerke entstanden bereits Ende der 1940er Jahre auf Basis von Turbojet-Triebwerken. Zur Verringerung des Treibstoffverbrauchs von Flugzeugen wird der Einsatz von Propellerturbinen auch bei höheren Geschwindigkeiten diskutiert. Um den Verlust durch den von einem Propeller erzeugten Drall zu begrenzen, kommen in diesem Fall nur gegenläufige Propeller in Frage, die entweder über ein Planetengetriebe oder aber durch zwei gegenläufige Niederdruckturbinen angetrieben werden. Unterteilt man gemäß funktionalen Baugruppen, so besteht ein Turbo-Luftstrahltriebwerke aus Einlauf, Kompressor, Brennkammer, Turbine und Schubdüse.

Der Kompressor und die Turbine sind meist über eine oder mehrere Wellen mechanisch miteinander verbunden. Bei Freilaufturbinen, die zum Teil bei Turboprops zum Einsatz kommen, sind die Turbinenstufen, die den Propeller antreiben, mechanisch von den anderen Komponenten getrennt. Das Kernelement aller Turbostrahltriebwerke ist die Gasturbine, auch Gasgenerator oder Heißteil genannt. Für den Einsatz als Triebwerke werden ein aerodynamischer Einlauf, eine Schubdüse und gelegentlich auch ein Nachbrenner angebaut. Für die stationäre Nutzung der Gasturbinen, etwa in Gaskraftwerken, werden statt der schubkraftverstärkenden Düse, ein schubmindernder Diffusor angebracht sowie ein anderer Einlauf. Das unterstützt seine Aufgabe, als Diffusor kinetische Energie der Anströmung in eine Erhöhung von Druck und Temperatur umzuwandeln, siehe Stagnationsenthalpie. Zudem steigt mit der Temperatur die Schallgeschwindigkeit.

Im Innern des Lufteinlaufs nimmt die Querschnittsfläche bis zum Verdichter zu. Triebwerke für einen breiten Bereich der Überschallgeschwindigkeit haben meist eine verstellbare Einlassgeometrie, siehe Staustrahltriebwerk. Drehzahl würden seine Schaufelblätter hohe Fliehkräfte entwickeln, was hohe mechanische Lasten erzeugt. Daher befindet sich der Fan heutzutage meist auf einer eigenen Welle, die von der Niederdruckturbine angetrieben wird und mit deutlich geringerer Drehzahl als das Kerntriebwerk läuft. Man spricht daher auch von einem Zweiwellentriebwerk. 211 und Trent verfügen sogar über drei Wellen. Gerade in den hohen Schubklassen zahlt sich dieses aufwendigere und teurere Konzept aus, da es die Möglichkeit bietet, die Drehzahlen der verschiedenen Komponenten besser an deren optimalen Betriebszustand anzupassen und das Triebwerk daher über einen größeren Schubbereich gleichmäßiger laufen kann.

Die Schaufeln des Fans laufen so in ihrem optimalen Geschwindigkeitsbereich, was die Effizienz des Triebwerks verbessert. Dies verringert nicht nur den Verbrauch, sondern auch die Lärmemission. Durch die niedrigere Drehzahl werden die Zentrifugalkräfte reduziert und die Beschaufelung des Fans kann leichter dimensioniert werden. Beschleunigung des Mantelstroms denn ein Verdichten. 17-stufiger Verdichter eines General Electric J79. Er hat die Aufgabe, der einströmenden Luftmasse kinetische Energie zuzuführen und diese in Druckenergie umzuwandeln.