2021-07-01  –  2024-12-31

1.240.398,77 EUR

Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG, Blankenfelde-Mahlow, Brandenburg

03EE5068C

Konventionelle Kraftwerkstechnik - Komponentenentwicklung [EA1312]

01232326/1  –  TurboGruen - Turbomaschinen für Energiespeicher und grüne Brennstoffe

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Für die flexible Anpassung der Energiebereitstellung gewinnen kleine Anlagen, die nach Bedarf zu- und abgeschaltet werden können, zunehmend an Bedeutung. Mit abnehmender Größe und Leistung der Gasturbine steigen jedoch auch die Herausforderungen hinsichtlich der Skalierung des Verdichters insbesondere in den kleinen Ringkanälen am Eintritt in die Brennkammer. Die Verwendung einer Radialverdichterstufe ist sinnvoll, um die letzten Axialstufen mit einer leistungsfähigen und über den Betriebsbereich aerodynamisch stabilen Radialstufe zu ersetzen. Die starke Sensitivität der zu ersetzenden Axialverdichterstufen gegenüber Spalten zwischen den Rotoren und dem Gehäuse und deren negativen Auswirkungen auf den stabilen Betriebsbereich soll durch die zu entwickelnde Radialverdichterstufe reduziert werden. Ziel des Vorhabens ist die Auslegung und die Verifizierung des Designs einer leistungsfähigen hocheffizienten Radialverdichterstufe. Neben der aerodynamischen Auslegung der Stufe mit Vorauslegungswerkzeugen und CFD Methoden gilt es insbesondere auch, die strukturellen Aspekte des Laufrades in die Auslegung mit einzubeziehen. Die mechanischen Lasten am Austritt des Laufrades unter Berücksichtigung der hohen Austrittstemperaturen am Ende des Verdichters limitieren zusammen mit den Materialeigenschaften die dreidimensionale Gestaltung des Austritts. Das Vorhaben zielt daher auf eine multidisziplinäre Optimierung ab, welche sowohl die aerodynamischen als auch mechanischen Aspekte berücksichtigt. Hierbei werden vor allem auch thermische Effekte bei der Aufwärmung des Verdichters dazu führen, dass sich die Form und Axialposition des Laufrades am Austritt zu Ungunsten der Spalthaltung verändern kann. In dem Vorhaben sollen diese Effekte bei der Auslegung untersucht werden und das hergestellte Laufrad in dem vorhandenen Radialverdichterprüfstand beim DLR getestet werden.