2015-10-01  –  2019-06-30

247.670,00 EUR

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen - Institut für Kraftwerkstechnik, Dampf- und Gasturbinen, Aachen, Nordrhein-Westfalen

03ET7071R

Fortgeschrittene Kraftwerkssysteme - Kraftwerke mit Null Emissionen [EA1325]

01144152/1  –  COOREFLEX-Turbo

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Das Vorhaben hat das Ziel, die Kennfeldbreite von Radialverdichtern zu verbessern und damit für die Anwendung mit zeitlich veränderlichen Betriebsbedingungen zu optimieren. Solche Anforderungen gewinnen zunehmend an Bedeutung, beispielsweise für Erdgas- und Wasserstoffsspeicher oder für Druckluftspeicherkraftwerke, die in der Lage sind, überschüssige regenerativ erzeugte elektrische Energie z.B. aus der Windkraft in Form von Druckluft zwischen zu speichern. Die wissenschaftliche Vorgehensweise im Projekt umfasst die aerodynamische Auslegung, numerische Analyse und die experimentelle Verifizierung von verbesserten Diffusorbeschaufelungen unter Anwendung von 3D-Gestaltungselementen. In der ersten Phase des Vorhabens wird ein Standard-Design experimentell und numerisch analysiert. Auf Grundlage dieser Ergebnisse werden in der zweiten Phase zwei optimierte Diffusor-Designs abgeleitet und ebenfalls experimentell untersucht. Als wesentliches Ergebnis der Forschungsarbeiten werden Erkenntnisse zur Auslegung und zur Anwendung modifizierter Diffusorbeschaufelungen zur Erweiterung des Betriebsbereichs von Radialverdichterstufen erwartet. Nach der Vermessung des Kennfeldes des Radialverdichters mit einem Basisdesigndiffusor wird der bestehende Prüfstand mit instationärer Messtechnik (Wanddrücke und traversierbare Sonden) aufgerüstet. Im Anschluss wird das Strömungsfeld im Basisdesigndiffusor nahe der Stabilitätsgrenze in mehreren Betriebspunkten vermessen. Anhand der Kennfeldmessungen wird das numerische Modell validiert und anschließend die Betriebspunkte nahe der Stabilitätsgrenze ebenfalls numerisch analysiert. Aus den experimentellen und numerischen Erkenntnissen werden Designänderungen für den Diffusor erarbeitet und umgesetzt. Die Designänderungen werden im Prüfstand nahe der Stabilitätsgrenze experimentell vermessen sowie numerisch analysiert. Aus diesen Ergebnissen erfolgt die Ableitung von Design Guidelines für Radialdiffusoren mit dem Ziel der Kennfeldverbreiterung.