Umfrage: Wie geschieht die Druckerhöhung in einem Triebwerk

[Chris Bowles]

Hoi zäme

 

Ich starte mal eine kleine Umfrage mit der Frage:

 

Wie wird in einem Triebwerk der Druck in der Druckstufe (Verdichter) erzeugt?

 

Bin schon auf die Antworten gespannt...

 

Ich werde meine Antwort auf die Frage dann auch noch geben :)

 

 

Gruss Chris

[Siegfried]

Original geschrieben von Chris Bowles

Hoi zäme

 

Ich starte mal eine kleine Umfrage mit der Frage:

 

Wie wird in einem Triebwerk der Druck in der Druckstufe (Verdichter) erzeugt?

 

Hallo Chris,

 

Naja, da sind einige Schaufeln die beim Drehen die Luft verdichten.

Das ist in der Schnittzeichnung violett.

 

Das Triebwerk hat zwei Wellen: Das mit dem "großen" "Fan" vorne (hellblau) und innen den "Kompressorteil".

(im Cockpit hat man die Anzeigen für N1=Blauer teil N2=Kompressordrehzahl)

 

 

wie du siehst hat dieses Treibwerk (B737) 9 "Stufen". An zwei Stellen kann man die "Bleedair" (Pressluft) entnehmen.

 

(Die Details der Zeichnung z.b. HPTCC Valve und so.... denk dir weg....)

[Gast harry]

so ganz haut das noch nicht hin. das was auf dem bild violett ist, ist nur der hochdruck-kompressor. vorher stroemt die luft noch durch den niederdruck-kompressor (hellblau), der auf dem bild 3 stufen hat. nach den kompressoren gehts in die brennkammer (rot), dann durch die hochdruckturbine, die den hochdruck-kompressor antreibt, dann kommt die niederdruckturbine, die fuer den niederdruck-kompressor zustaendig ist.

 

es gibt allerdings auch triebwerke mit 3 wellen (N1, N2 und N3). beim RB211 zum bleistift haengt der fan nicht mit dem niederdruck-kompressor zusammen, sondern wird von seiner eigenen turbine angetrieben.

 

PS. so ein fan braucht ordentlich leistung. da geht es bei grossen triebwerken um zigtausende von PS. ein einziges turbinenblatt (briefmarkengroesse) muss etwa so viel leistung uebertragen wie ein formel-1-motor erzeugt, und das bei gastemperaturen bis 1800 grad (celsius oder kelvin?) unter gleichzeitiger einwirkung von zentrifugalkraeften und aggressiven verbrennungsprodukten.

[Siegfried]

Original geschrieben von harry

so ganz haut das noch nicht hin. das was auf dem bild violett ist, ist nur der hochdruck-kompressor. vorher stroemt die luft noch durch den niederdruck-kompressor (hellblau), der auf dem bild 3 stufen hat. nach den kompressoren gehts in die brennkammer (rot), dann durch die hochdruckturbine, die den hochdruck-kompressor antreibt, dann kommt die niederdruckturbine, die fuer den niederdruck-kompressor zustaendig ist.

 

Hallo Harry,

 

Tja....das Henne/Ei Problem.

 

Zuerst gehts um die N2 die man hochdreht..... und mit dem "Endprodukt" fängt sich erst N1 zu drehen an ;)

 

BTW: Frage an die Techniker:

Wo genau wird die EGT gemessen im Triebwerk ?

[DNovet]

@harry:

Macht keinen Unterschied, ob Kelvin oder Celsius. Beide machen die gleichen Schritte, nur der Nullpunkt ist verschieden. Null Grad Kelvin liegt bei minus 256,3 Grad Celsius. Mit °C wird meist eine Temperatur bezeichnet, °K benutzt man meist eher bei Temperaturdifferenzen oder Änderungen.

Die Zahl 1800 empfinde ich jedoch für beide Einheiten ein wenig hoch, 1300°C würde mir besser gefallen...

 

@Siegfried:

Die EGT wird meist hinter der Turbine gemessen. Ist allerdings von Triebwerk zu Triebwerk verschieden.

Eine ITT kann durchaus auch mal in einer Schaufel des Turbinen-Stators abgenommen werden, wird dann aber um einen bestimmten Wert korrigiert, damit auch wirklich die ITT angezeigt wird.

Da können aber der Wilko oder Martin oder Ronald bestimmt noch mehr Details geben, da ich nicht mehr allzuviel Expirience auf den grösseren Dingern habe.

[FalconJockey]

Hi,

 

beim ERJ145 wird eine ITT gemessen und angezeigt. Liegt bei Idle bei ca. 450-550°C, beim Start bei 800-900°C, im Reiseflug bei ungefähr 750°C.

[Siegfried]

Original geschrieben von DNovet

[b

Eine ITT kann durchaus auch mal in einer Schaufel des Turbinen-Stators abgenommen werden, wird dann aber um einen bestimmten Wert korrigiert, damit auch wirklich die ITT angezeigt wird.

[/b]

 

Hallo Dani und Andreas,

 

Danke für die Ausführungen. Wisst ihr zufällig auch, wie warm die Luft in der letzten Kompressorstufe wird und wie heiß es in der Brennkammer ist?

 

Und womit werden die Schaufeln (z.b. MD11) innen gekühlt? Ist das ein eigener Ölkreislauf oder der Trick mit dem Natrium?

 

Mich verwundert es auch immer wieder was da kurzfristig an Temperaturen bei den neuen Triebwerken erlaubt ist.

 

Bei einem Fullpowertakoff mit der B777 (GE-Triebwerke) hatten wir 980 grad EGT :)

 

BTW: ITT: I wie "inner" ? oder was heißt das sonst

[FalconJockey]

Hi,

 

die meisten Teile, die irgendwie der starken Hitze ausgesetzt sind, werden mit einer hauchdünnen Luftschicht gekühlt. Darum sind die Brennkammerwände auch perforiert, wo dann Luft eingeblasen wird. So verhindert man, dass die Flammen die Wand berühren und sie beschädigen. Wie die Schaufeln allerdings innen gekühlt werden, weiss ich nicht - ist das überhaupt nötig?

 

ITT steht für Inter Turbine Temperature. Die Temperatur wird also in einer der Turbinensektionen gemessen. Da ist die Luft dann schon nicht mehr ganz so heiss wie in der Brennkammer selbst, wo es dann doch mit bis zu 2000°C hergeht (Flammtemperatur). Am Triebwerksausgang sind es dann immerhin noch ca. 1000°C. Bei den Turbinenschaufeln ist dann wieder etwas kühler und das messen wir ja.

 

@all Schraubers: Man möge mich korrigieren, hab hier grad mein verstaubtes ATPL-Wissen ausgepackt :)

[DNovet]

This is Schraubi zwei to Andy... :D

Turbinenschaufeln können von Innen gekühlt werden...

Denn irgendwie muss die "Kühl"-Luft ja an die Oberfläche der Schaufel gelangen. Dazu ist det Ding hohl gemacht und vom Schaufelfuss her Luft eingeblasen. Und damit wird zu einem der Luftfilm mit Luft versorgt, zum anderen die Schaufel auch noch gekühlt...

Was ich korrigieren möchte (liegt allerdings vielleicht an der Ausdrucksweise der Aussage... ;) ): Die Flamme selbst brennt schon mit 1800 bis 2000°C. Allerdings ist diese Temperatur direkt bei der Flamme. Das Umgebende Material der Brennkammer wird dank der raffiniert gelenkten, umströmenden Luft "gekühlt" und daher "nur" 1300°C heiss. Am Ausgang der Brennkammer (immer noch vor der Turbine) sinkt die Temperatur dank Druckabfall bereits schon mal auf 1000°C. Hinter dem Triebwerk sind wir dann noch auf 300-500°C.

Die Zahlen sind Richtwerte und variieren von Triebwerk zu Triebwerk. Dass Teile jedoch über 1500°C heiss werden, ist unwahrscheinlich, da dann langsam alles schmelzen würde...

 

@Siegfried:

Gekühlt, resp der Luftschutzfilm, wird mit Bleedair erstellt. Diese kann bis zu 300°C heiss werden.

Und damit ist die Grössenordnung der Lufterwärmung durch die Komprimierung gegeben, da Bleedair ja Zapfluft aus dem Kompressor ist.

An aktuelle Werte der grösseren kann ich mich nicht erinnern, jedoch an die Zahl vom F-5 Tiger kann ich mich erinnern. Dort wird die Luft alleine durch Komprimierung auf 270-300°C erwärmt

 

Greets

[Gast harry]

Original geschrieben von DNovet

@harry:

Macht keinen Unterschied, ob Kelvin oder Celsius. Beide machen die gleichen Schritte, nur der Nullpunkt ist verschieden. Null Grad Kelvin liegt bei minus 256,3 Grad Celsius. Mit °C wird meist eine Temperatur bezeichnet, °K benutzt man meist eher bei Temperaturdifferenzen oder Änderungen.

Die Zahl 1800 empfinde ich jedoch für beide Einheiten ein wenig hoch, 1300°C würde mir besser gefallen...

 

@Siegfried:

Die EGT wird meist hinter der Turbine gemessen. Ist allerdings von Triebwerk zu Triebwerk verschieden.

 

macht doch einen unterschied. 1800 celsius ist deutlich heisser als 1800 kelvin, wegen der nullpunktdifferenz. der absolute nullpunkt liegt uebrigens bei -273.16 celsius.

 

ok, 1800 kelvin war wohl etwas hoch, aber 1300 celsius TIT gibt es schon. dabei handelt es sich um die gastemperatur...

 

die EGT muss ja hinter der turbine gemessen werden. bei messung zwischen den turbinenstufen waere es ja eine ITT...

[Wilko Wiedemann]

Hallo zusammen

 

Also, ich muss ja gar nichts mehr erklären, der Dani macht mich fast arbeitslos. Offenbar hat man bei SWISS mehr Zeit, am PC zu sitzen, als bei uns :D :D :D

 

Allerdings denke ich, dass euch der Chris Bowles hier nur vorführt. Er weiss selber sicher bestens Bescheid, wie die Verdichtung funktioniert.

 

Gruss

 

Wilko

[DNovet]

Wilko, diesen Verdacht habe ich auch... Und nicht nur bei ihm...

 

@harry, ich dachte, du meintest die Grössen Kelvin und Celsius seien verschieden gross wie es zB bei Celsius und Fahrenheit der Fall ist. Das der Nullpunkt verschieden und daher die "ausgedrückte" verschieden ist, hab ich ja schon gesagt. Es wäre nur ungewöhnlich, wenn du eine absolute Temperatur in Kelvin angibst, und das wäre ja die Antwort auf deine Frage ob °C oder °K.

Zum Rest: Sag ich ja... ;)

[FalconJockey]

Original geschrieben von harry

macht doch einen unterschied. 1800 celsius ist deutlich heisser als 1800 kelvin, wegen der nullpunktdifferenz.

 

Die paar Grad mehr machen bei der ohnehin absolut hohen Temperatur dann wohl doch nicht mehr soviel aus....

[DNovet]

Oh doch, EJ, diese 270 Kelvin können durchaus ein massiver Unterschied ausmachen. Ohne diese 270 stösst das Triebwerk hinten heisse Luft aus und produziert damit Schub. Mit diesen 270 stösst das Triebwerk flüssiges Metall aus und produziert damit Arbeit... :D

[FalconJockey]

Ach was, einfach mehr "kalte" Bleedair reinblasen und dann schmilzt höchstens das Magnum, das Du hinterm Triebwerk stehend in der Hand hast :D

[Siegfried]

Danke Euch allen,

 

..ziemlich gefinkelt..aber eine "einfache" Lösung des Problems, das mit der Luftkühlung :).

 

@EJ

Mein Gedanke zu den 1800 Grad oder Kelvin war auch sofort: Bei dieser Temperatur ist es "wurscht" (egal)... das Triebwerk ist hinüber ;).

 

 

Was Kelvin betrifft: Ich will ja nich "i-Tüperlreiten" ...oder doch :) :) :)

 

Der Absolute 0 Punkt (=0 Grad Kelvin) liegt bei -273,15 Grad Celsius.

 

Diese -273,16 stammen aus der Definition...

 

Wie war das noch ? Aja:

 

"Das Kelvin (K) ist der 273.16te Teil der thermodynamischen Temperatur des Tripelpunktes von Wasser"

 

.....und der liegt bei 0.01 Grad Celsius :cool:

[Flyermans]

Ich sage mal: Thema verfehlt.:)

Ihr streitet euch über Temperaturen, dabei war die Aufgabe anders.

Frage: Ganz Simpel. Wie geschieht die Druckerhöhung in Triebwerken?

Ich versuche mich nicht mal dabei, da dieses ein rein thoretisches Thema ist.;) Mit Bernoulli stehe ich seit 15 Jahren auf Kriegsfuss.:D ;)

[Chris Bowles]

@Wilko und DNovet

 

Ob ich eine Ahnung von der Verdichtung bei Turbinen habe?? Neeeein ich doch nicht:D :D :D

Ich habe ja NUR ein Jahr lang Thermodynamik und Strömungsmechanik an der FH gehabt...;) ;) ;)

 

 

Gruss Chris

[Wilko Wiedemann]

Hallo Chris

 

Eben darum kam mir deine Frage etwas suspekt vor. Wilst du uns vorführen oder was ? :rolleyes:

 

Wir haben übrigens sogar Triebwerksingeneure hier ;)

 

Gruss

 

Wilko

[FalconJockey]

Und Chris, Deine fachmännische Erklärung steht noch an! :)

[Siegfried]

Original geschrieben von Flyermans

Frage: Ganz Simpel. Wie geschieht die Druckerhöhung in Triebwerken?

 

Also ich würde folgende einfache Erklärung haben:

 

Die Triebwerksschaufeln üben durch die Anordnung in Verbindung mit der schwachen Kernkraft oder einer zumindest mir "unbekannten" anderen Kraft derart auf die Luftmoleküle ein, dass sie sich wie wild an die Aussenwand drücken. Damit kommt es zur bekannten Trängerei mit allen messbaren Konsequenzen.

 

....schon jemand versucht, die Schaufeln Pyramidenförmiger zu gestalten um die Kosmische Energie zu bündeln? ;)

 

:) :) :) :)

[Chris Bowles]

Hallo

 

Mich interessiert eigentlich, was da so für Ideen und Theorien rummschwirren. Ich bin mir auch im klaren, dass es Leute hier gibt, die tagtäglich sich mit Triebwerken befassen. Für mich ist die Frage eine ähnliche zu "wie wird der Auftrieb erzeugt?". Triebwerke sieht und hört man jeden Tag und ich Denke den Nichtfachmann wird’s doch sicherlich interessieren wie so ein Ding funktioniert, wenigstens theoretisch. Deshalb habe ich einmal eine Frage aus dem ganzen System "Triebwerk" gepickt um zu schauen, was da so für Wissen vorhanden ist.

Ich behaupte nicht, dass meine Antwort in der Praxis 100% Richtig sein wird. Die Theorie sollte aber stimmen, sonst muss ich dann wohl ein Wörtchen mit unserem Thermodynamikprofessor haben :) .

 

Meine Antwort wird noch heute da sein...

 

Gruss Chris

 

PS: Mit vorführen hat das doch nichts zu tun, höchstens ein wenig anstuppsen :) :) :) .

[DNovet]

Ach so, wir kucken die Materie also aus akademischer Sicht an...

 

Ok, in dem Falle fällt die Antwort ein wenig anders aus...

 

Durch den Rotor einer Verdichterstufe wird die Luft beschleunigt, wodurch deren kinetische Energie vergrössert wird (Geschwindigkeit steigt, Druck bleibt gleich). Im Stator wird diese kinetische Energie umgewandelt. Die Luft wird "abgebremst" und dadurch komprimiert (Geschwindigkeit sinkt, Druck steigt).

 

Ungefähr getroffen?

 

Korrekturen werden gerne entgegengenommen, das theoretische Wissen ist halt schon ein wenig angestaubt...

[Chris Bowles]

@Dani

 

Super!!!

 

Meine Antwort wäre auch etwa so ausgefallen.

Die Luft wird durch die Geometrie des Laufrades beschleunigt (die Absolutgeschwindigkeit der Luft wird erhöht). Also, die Luft behält im Laufrad die gleiche horizontale Geschwindigkeit. Deshalb muss die Geschwindigkeit sekrecht auf die horizontale Geschwindigkeit ?!?:) zunehmen, was eine vergrösserung der Absolutgeschwindigkeit zur Folge hat. Die beschleunigte Luft strömt nun in den Stator. Der Stator ist eigentlich der Difusor und der erhöht den Druck. Im Stator nimmt das zu Durchströmende Volumen zu und laut Kontinuitätsgleichung muss ja in einem Kontrollvolumen in einem Zeitabschnitt dt gleich viel Luft etc. rein wie raus . Das hat eine Reduktion der Geschwindigkeit zugleich aber eine Erhöhung des Druckes zur Folge hat (Bernoulli).

So wird Stufe für Stufe der Druck erhöht, bis die komprimierte Luft in der Brennkammer ankommt.

 

Sorry wenn die Frage etwas zu akademisch war. Die Beschleunigung der Luft ist aber noch ein ziemlich schwer zu verstehender Vorgang (Vektoren lassen grüssen), für mich auf jeden Fall :D :D :D

 

Gruss Chris

[Flyermans]

Hallo!

Das berühmte Kräftedreieck von Bernoulli. Ein Teilchen kommt mit einer Geschwindigkeit(eine Achse) trifft auf eine Fläche(zweite Achse) daraus ergibt sich das Potenzial(dritte Achse). Sollte ich falsch liegen, berichtigt mich. Diese Theorie war schon immer schrecklich:D .