2016-11-01  –  2020-12-31

373.365,00 EUR

Universität Duisburg-Essen - Fakultät für Ingenieurwissenschaften - Abt. Maschinenbau - Institut für Energie- und Umweltverfahrenstechnik - Lehrstuhl für Strömungsmaschinen, Duisburg, Nordrhein-Westfalen

03ET7092G

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

Das Forschungsvorhaben untersucht die Auswirkungen der Wassereinspritzung einer in die Leitradhinterkante integrierten Zweistrahldüse auf das Betriebsverhalten und das Strömungsfeld eines Axialverdichters. Die Einspritzung kann in der realen Maschine in verschiedenen Stufen umgesetzt werden und wird deshalb als Interstage Injection bezeichnet. Grundlegende Erkenntnisse über die Wassereinspritzung mit einer Zweistrahldüse in einem Axialverdichter können durch die isolierte Betrachtung der einzelnen Einflussfaktoren gewonnen werden. Der Einsatz einer Zweistrahldüse verfolgt das Ziel einer Sprayerzeugung mit sehr kleinen Tropfen in einer Größenordnung von 10 Mikrometer Tropfendurchmesser. Diese Tropfen folgen der Strömung und verdampfen bzw. verdunsten in vergleichsweise kurzer Zeit im Axialverdichter. Durch den Einsatz von drei unterschiedlichen Versuchsanordnungen bzw. Prüfständen können die Einflussfaktoren individuell analysiert werden. Parallel zu den experimentellen Untersuchungen werden numerische Berechnungen zur physikalischen Modellierung durchgeführt. Eine Kombination von Numerik und Experiment ermöglicht eine Beschreibung der physikalischen Vorgänge für die Auslegungstools und ermöglicht nach der Validierung im Axialverdichter Prüfstand die Übertragung der Grundlagenuntersuchungen des Projektes auf industrielle Maschinen. Um die Projektziele zu erreichen, müssen die physikalischen Vorgänge für die Spraybildung und -ausbreitung untersucht werden. Grundlegende Versuche müssen zunächst in ruhender Umgebung und im Windkanal durchgeführt werden, bevor diese in realitätsnaher Umgebung in einem 4-stufigen Axialverdichter umgesetzt werden können. Dies ist eine Fortführung der Untersuchungen aus dem Projekt 'Effizientere Gasturbinenprozesse mit Luftkühlung durch Wassereinspritzung' um die detaillierten physikalischen Vorgänge der Wassereinspritzung in einer Strömung modellieren zu können und damit die Übertragbarkeit auf reale Maschinen zu ermöglichen.