Re: Im Prinzip ja, aber Druck ist nicht gleich Druck

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Geschrieben von Werner am 17. Juli 2024 12:30:25:

Als Antwort auf: Re: Im Prinzip nein, strömungstechnischen Abhandlung und eine neue Idee geschrieben von Gary am 17. Juli 2024 11:18:28:

Moin,

es ist richtig, wenn einmal die Geschwindigkeit da ist, wozu wieder abbremsen und neu beschleunigen?

Der Gesamtdruck bleibt aus energetischen Gründen immer gleich. Das bedeutet, dass die Geschwindigkeit im Saugbereich zwar stark zunimmt, der gemessene Druck aber im gleichen Verhältnis abnimmt. Für den Turbo bedeutet das, er bekommt zwar sehr schnell fließende Luft, die aber dünner ist, als die Umgebungsluft. Bei 200 Meter pro Sekunde ist der kinetische Anteil noch nicht übermäßig hoch, beträgt aber bereits rund ein Viertel bar. Anders gesagt, die Luft kommt mit nur noch drei Vierteln des Druckes am Lader an.

Baute man den Lader jetzt so, dass er die einströmende Luft einfach nur noch weiter beschleunigt, dann gäbe es durch die hohen Geschwindigkeiten auch mehr Verluste und die Zentrifugalwirkung des Radialladers wäre gemindert. Man müßte also das Bauteil ganz anders auslegen. Die Umlenkung im Lader selbst ist verlustbehaftet, das heißt, wenn der Lader aus langsamer Strömung hoher Dichte nehmen kann, kann er daraus mehr machen, als wenn ihm die Luft quasi "in den Hals" gesteckt wird. Die gewendelten Eintrittschaufeln tragen ja dem Umstand bereits Rechnung, dass der Laufrad axial angetrömt wird. Sobald die Luft aber im Laufrad selbst ist, wird sie sozusagen in den Zellen des Laders auf sehr hohe Geschwindigkeiten gebracht und erreicht allein schon durch die Fliehkraft viel höhere Drücke, als das beim Axialverdichter der Fall wäre. Man rechnet über den Daumen, dass eine Radialstufe vier Axialstufen ersetzt.

Der Vorteil am Radiallader ist, dass die Luft im Laufrad selbst eigentlich nur langsam strömt. Sie fließt durch den Eintrittsbereich und dann im Laufrad nach außen, wobei die Relativfeschwindigkeit zu dem Schaufelwandungen stark abnimmt, weil der Durchmesser immer größer wird und das Volumen sich sogar noch verkleinert durch den zunehmenden Druck. die Absoulutgeschwindigkeit nimmt aber extrem zu und beim Austreten aus dem Laufrad hat die Luft sowohl eine sehr hohe Geschwindigkeit, als auch schon einen gewissen Druck. Würde man also nach dem Turbolader keine Druckrückgewinnung mehr einbauen, hätte man trotzdem Ladedruck. Es wird aber an den Austritten der Lader immer ein Diffusor verbaut, der entsprechend der Platzverhältnisse halbwegs brauchbar ist.

Warum nimmt der Druck durch den Lader zu? Weil Energie zugeführt wurde. Der Gesamtdruck ist nun entsprechend der mechanisch zugeführten Energie höher.

Und damit endet auch der Vergleich mit dem Rallyeauto und der Steilkurve. Das Rallyeauto wird zum unbeladenen Lastwagen, der in der Kurve mit Schotter beladen wird. Das geht besser bei Langsamfahrt, als wenn der Fahrer durch die Beladeeinrichtung durchrast - mal so ganz unwissenschaftlich erklärt.

Strömungen kann man nicht sehen, man kann sie sich mit etwas Erfahrung vorstellen. Da sie dreidimensional strömen können, wird es sehr schnell komplex. Die Techniker gehen alle erstmal nach Intuition vor und bauen dann ihre Simulation oder ihre Handrechnungen auf. Anschließend muß bei schwierigen Anwendungen zwingend ein Prüfstand die Ergebnisse verifizieren. Da kommt niemand drumrum.

Gruß

Werner

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