2016-11-01  –  2022-03-30

212.000,00 EUR

Universität Stuttgart - Fakultät 4 Energie-, Verfahrens- und Biotechnik - Institut für Thermische Strömungsmaschinen und Maschinenlaboratorium (ITSM), Stuttgart, Baden-Württemberg

03ET7091K

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

Axialdiffusoren von Gasturbinen sind wichtige Elemente für flexible, effiziente und kostengünstige Kraftwerke. Effiziente Diffusoren wirken sich direkt auf den Kraftwerkswirkungsgrad aus. Durch die Variation des Betriebsbereichs der Gasturbine verändern sich auch die Strömungsverhältnisse innerhalb des Diffusors; es können großvolumige Strömungsfluktuationen auftreten, weshalb die Gefahr der Schwingungsanregung von stehenden und rotierenden Bauteilen besteht. Daraus resultierende Schäden können zu einem Ausfall der gesamten Anlage führen. Aus diesem Grund wird der Betriebsbereich von Gasturbinen deutlich eingeschränkt. Im Vorhaben soll zum einen die Diffusorströmung experimentell untersucht werden, um Maßnahmen abzuleiten, die den Diffusorwirkungsgrad im Teil- und Überlastbereich weiter anheben und vor allem die Entstehung von großskaligen Ablösungen unterdrücken oder zumindest hinauszögern, um dadurch den Betriebsbereich zu erweitern. In diesem Zusammenhang sollen auch die Frequenzen und Amplituden von auftretenden Strömungsinstabilitäten bestimmt werden, um daraus Richtlinien für die Vermeidung der Schwingungsanregung abzuleiten. Zum anderen soll das beantragte Projekt Daten für die Validierung von Ergebnissen der CFD-Berechnung von Diffusorströmungen über weite Lastbereiche hinweg zur Verfügung stellen. Arbeitspaket 1 (AP1): Definition der Betriebspunkte AP2: Versuchsstandsertüchtigung und -umbau AP3: Vermessung des stationären und instationären Strömungsfeldes im Diffusor bei verschiedenen Betriebspunkten AP4: Numerische Simulation ausgewählter Betriebspunkte AP5: Analyse der experimentellen und numerischen DatenAP1. Erarbeitung von Maßnahmen zur Erweiterung des Betriebsbereichs von Axialdiffusoren und Verbesserung des Teil- und Überlastwirkungsgrades AP6: Erarbeitung von Maßnahmen zur Erweiterung des Betriebsbereichs von Axialdiffusoren und Verbesserung des Teil- und Überlastwirkungsgrades AP7: Umsetzung und Erprobung von ausgewählten Maßnahmen