2016-10-01  –  2021-05-31

299.411,00 EUR

Karlsruher Institut für Technologie (KIT) - Fakultät für Maschinenbau - Institut für Thermische Strömungsmaschinen, Karlsruhe, Baden-Württemberg

03ET7091V

Fortgeschrittene Kraftwerkssysteme - Kraftwerke mit Null Emissionen [EA1325]

01172231/1  –  ECOFLEX-Turbo

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Ziel des Vorhabens ist ein besseres Verständnis der Interaktion von Kühlfilm- und Sekundärströmungen in einer Schaufelpassage mit ebener Seitenwand. Hierzu werden Wärmeübergang und Filmkühleffektivität auf der Seitenwand gemessen sowie aerodynamische Untersuchungen durchgeführt. In bisherigen Studien des Antragstellers waren die Schaufelprofile ungekühlt und von der Seitenwand thermisch entkoppelt. In diesem Vorhaben sollen konvektiv gekühlte Schaufelprofile in die Untersuchung einbezogen und der Übergang von den Schaufelprofilen zu der Seitenwand mit Ausrundungen versehen werden. Zudem soll der fertigungsbedingte Spalt zwischen einzelnen Schaufelsegmenten, als 'Midpassage Gap' oder 'Interplatform Gap' bezeichnet, berücksichtigt und optimiert werden. Des Weiteren ist eine Optimierung der Spaltausblasung vor dem Eintritt in die Passage hinsichtlich gleichmäßigerer, effizienterer Kühlung der Seitenwand und Schaufelfüße vorgesehen. Durch einen Vergleich mit maschinentypischen Spaltgeometrien soll deren Potential beurteilt werden. Zunächst soll die Spaltluftausblasung stromauf des Schaufelgitters so verändert werden, dass eine möglichst gleichmäßige Kühlung des Eintrittsbereichs der Schaufelpassage erzielt wird. Durch gezielte Beeinflussung des Ausströmverhaltens der Kühlluft soll diese Situation verbessert werden. Aus fertigungstechnischen Gründen sind sowohl das Leitrad als auch das Laufrad in einer Turbine aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt. Dadurch entsteht innerhalb einer Schaufelpassage ein Spalt. Aus diesem wird ebenfalls Kühlluft ausgeblasen, um das Eindringen von Heißgas zu verhindern. In einem zweiten Schritt soll durch eine Optimierung der Spaltgeometrie der erforderliche Luftbedarf reduziert werden. Weiterhin soll der thermische Einfluss von Ausrundungsradien zwischen Turbinenschaufeln und Seitenwand untersucht werden. Für diese Untersuchung muss eine neue Seitenwand mit integralen Schaufelprofilen konstruiert, gefertigt und instrumentiert werden.