Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Statische Druckerhöhung und Druckrückgewinn leitradloser Axialventilatoren (DRUDRAV)

Die Druckerhöhung eines leitradlosen Axialventilators wird entsprechend ISO 5801 in frei ausblasender Anordnung als Differenz des statischen Druckes am Austritt gegenüber dem Totaldruck am Eintritt gemessen. Sie ist auch die Basis für die Wirkungsgradbestimmung, wobei normgemäß der statische Druck am Austritt der Maschine gleich dem Umgebungsdruck ist. Messungen im Nachlauf leitradloser Ventilatoren zeigen jedoch, dass der statische Druck hinter diesen Ventilatoren typischerweise nur am Außendurchmesser dem Umgebungsdruck entspricht, im gesamten übrigen Bereich nach dem Ventilator noch ein Unterdruck herrscht, welcher im Freistrahl auf den Umgebungsdruck angehoben wird. Ein Teil des dynamischen Drucks, der im Austrittsquerschnitt vorhanden ist, wird dabei durch die Verzögerung der Geschwindigkeitskomponenten im Freistrahl in statischen Druck umgewandelt. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Mechanismen dieses Umwandlungsprozesses bei leitradlosen Konfigurationen vollständig zu verstehen. Somit werden die Grundlagen geschaffen, um den statischen Wirkungsgrad von frei ausblasenden Ventilatoren im industriellen Entwicklungsprozess durch Anpassung von Entwurfsparametern (Nabenverhältnis, Nabenanschlusskörper, Gehäuseüberstand, Drallverteilung und Axialgeschwindigkeitsprofil) zu verbessern. Damit wird für KMU Vorentwurf- und Entwurfswissen zur Steigerung von Maschinenwirkungsgraden idealerweise nur durch Umgestaltung, d.h. ohne Kostenaufwand geschaffen. Insbesondere Niederdruck-Axialventilatoren werden damit in der Effizienz weiter gesteigert u. somit deren Marktchancen im europäischen Energieeffizienzkontext sowie im gesamten internationalen Wettbewerb verbessert. Auch können leitradlose Maschinen in Segmente vordringen, die bisher aufwändigeren Entwürfen vorbehalten waren. Aktuell gibt es aus Sicht der Antragsteller keine Entwurfsrichtlinie oder -verfahren, die die Maximierung des statischen Druckrückgewinns u. damit des Wirkungsgrades explizit berücksichtigen.