Prüfstände

Windkanal

automatische Worttrennung mit hyphens


Für Anwendungen im Lehr- und Forschungsbetrieb verfügt der Lehrstuhl über einen Unterschall-Windkanal (inkompressibel) Göttinger Bauart mit sehr geringem Turbulenzgrad (Tu < 0,2 %). Dieser wird mit offener Messtrecke betrieben und umfasst ein Messstreckenvolumen von 1,5 m x 1,2 m x 2,5 m (BxHxL).

Messgrößen:

  • Cw-Wert Bestimmung von Probekörpern
  • Strömungsvisualisierung
  • Strömungsmessungen (LDA, PIV)
  • Druckverteilungsmessungen

Unterschallwindkanal - Technische Daten:

Messstrecke
Strahlquerschnitt (BreitexHöhe)1,8m² (1,5 m x 1,2 m)
Länge der Messtrecke2,5 m
Kontraktion der Düse7:1
Leistungsdaten
Maximale Geschwindigkeit60 m/s (216 km/h)
Antriebsleistung 150 kW
Turbulenzgrad< 0,2 %
Windkanalgeometrie
Höhe9,5 m
Breite4 m
Länge27,3 m
Länge der Kanalmittelachse 59 m


Ansprechpartner: Artem Tukalov



Prüfstände Abb1
Lupe
Abbildung 1
Abbildung 1
Aus Wind Abb3
Lupe
Abbildung 3
Abbildung 3
Aus Wind Abb2
Lupe
Abbildung 2
Abbildung 2
Wk Abb4
Lupe
Abbildung 4
Abbildung 4

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Abbildung 1: Technische Zeichnung Windkanal
Abbildung 2: Prüfaufbau aus dem Bereich der Hörgeräteakustik
Abbildung 3: Strömungssichtbarmachung am Deltaflügel (Feldbeleuchtung)
Abbildung 4 : Strömungssichbartmachung am Deltaflügel (Laserlichtschnitt an der Flügelhinterkante)

Kreiselpumpenprüfstand

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Am Kreiselpumpenprüfstand des HSM werden die Auswirkungen der Kavitation auf das Pumpen- und Anlagenverhalten, aber auch das generelle Verhalten von Pumpen in verschiedenen Betriebszuständen untersucht. Dazu werden H/Q-Kennlinien erstellt und NPSH-Messungen durchgeführt. Mithilfe von Messungen der Druckwellen soll zudem das Druckniveau bei Beginn von Kavitation erfasst werden. Der Ort der Kavitation kann durch endoskopische Untersuchungen und der Ort der Erosion mithilfe der Farbabtragsmethode festgestellt werden. Der Prüfstand wird zudem in der Lehre zur Durchführung von studentischen Fachlaborversuchen eingesetzt.

Untersuchungsschwerpunkte:

  • Erstellung von H/Q-Kennlinien
  • NPSH-Messungen Kennlinien
  • Leistungsmessungen
  • Druckniveau bei Beginn von Kavitation (NPSHi) mithilfe optischer und akustischer Methoden
  • Ort der Kavitation (Endoskop) und der Erosion (Farbabtragsmethode)

Technische Daten:

PumpentypCronoBloc BL 32/220-1.5/4 bzw. 50/220-2.2/4 (WILO)
Nenndrehzahl Pumpen je 1450 1/min
Leistung Pumpen1.5 bzw. 2.2 kW
Volumenstrom0…30 m³/h
Systemdruck0.05…1 bar abs


Ansprechpartner: M. Sc. Nicolas Casimir


Prüfstände Abb2
Lupe
Abbildung 1
Abbildung 1
Aus Kreis Abb2b
Lupe
Abbildung 2
Abbildung 2

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Abbildung 1: Kavitationsblasen in einem Plastikrohr aufgrund der Beschleunigung der Strömung.
Abbildung 2: Schematischer Aufbau des Prüfstandes: Untersucht werden zwei einstufige, radiale Kreiselpumpen der Firma Wilo SE, welche aufgrund der niedrigen spez. Drehzahl nq als Langsamläufer eingestuft werden. Deswegen ist die Simulation der Strömung durch die Pumpen anspruchsvoll. Eine Durchflussmessung (MID) und eine Drossel ermöglichen die Ermittlung und Veränderung des Volumenstroms. Mithilfe der Vakuumpumpe kann das Druckniveau herabgesetzt und somit Kavitation in den Pumpen hervorgerufen werden.

Sonotrodenprüfstand

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Am Sonotrodenprüfstand des Lehrstuhls werden Kavitationserosionsmessungen nach ASTM G32 durchgeführt, um den Einfluss verschiedener Fluideigenschaften technisch relevanter Gemische auf die Kavitation und Kavitationserosion zu bewerten. Hierfür wurde ein geschlossener Prüfstandsaufbau mit integriertem Fluidkreislauf konzeptioniert, der es ermöglicht Gasgehalt, Temperaturniveau und Druck einzustellen. Der Prüfstand befindet sich zurzeit im Ausbau und wird vorrausichtlich 2017 vollständig in Betrieb genommen.

Untersuchungsschwerpunkte:

  • Kavitationserosionsmessungen
  • Optische Untersuchungen der Kavitationsphase
  • Kavitation in Ersatzkraftstoffen und ihren Gemischen

Technische Daten:

Kolbenschwingerdurchmesser16 mm
Schwingungsfrequenz20 kHz
Amplitudenbereich (App)20-50 µm
Betriebstemperaturbereich20-50 °C
Betriebsdruckbereich1-5 bar
Eignung für FluideHeptan, Isooctan, Dodecan, Ethanol, Wasser
Relevante ZertifizierungenExplosionsschutz (ATEX, TRBS 2152/TRGS 720), Gesundheitsschutz (GHS-Sätze und TRGS 900)


Ansprechpartner: Artem Tukalov


Aus Son Abb1b
Lupe
Abbildung 1
Abbildung 1
Prüf Son Abb2
Lupe
Abbildung 2
Abbildung 2

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In einer Sonotrode werden durch die oszillierende Bewegung eines Aktuators Kavitationsblasen erzeugt. Die Anregung erfolgt dabei mit etwa 20kHz, so dass auch von akustischer Kavitation gesprochen wird. Im Spalt zwischen Aktuator und Gegenprobe entstehen komplexe Blasenwolken, in denen die Einzelblasen vibrieren, miteinander verschmelzen und schließlich einzeln oder in größeren Wolken zusammenfallen. Bei der Implosion herrschen kurzzeitig sehr hohe Drücke, welche die Gegenprobe erodieren. Der Mechanismus des Materialabtrags ist dabei sehr komplex, da mikroskopische Effekte wie die lokale Gefügestruktur einen Einfluss auf die Materialantwort haben. Am Sonotrodenprüfstand werden Materialabtragsraten gemessen oder optische Untersuchungen der Blasenstrukturen durchgeführt. Parameter der Erosionsgeschwindigkeit sind beispielsweise das Fluid (insbesondere Blasenkeimgehalt, z.B. gelöste Gasbläschen, und Verdampfungsdruck) das Material der Gegenprobe selbst (Werkstoffkennwerte, insbesondere Bruchfestigkeit) und Umgebungsgrößen wie Temperatur und Umgebungsdruck.

Taylor-Couette-Prüfstand

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Am HSM wurde ein optisch zugänglicher Taylor-Couette Aufbau mit geringer Spaltbreite von 1mm (Ri / R0= 0,984), rotierendem Innenzylinder und axialer Durchströmung konzeptioniert. Am Prüfstand soll insbesondere der Einfluss der Mikrorheologie dicht beladener Partikeldispersionen auf die effektive Bulkviskosität als Funktion der Reynolds- und Pecletzahl untersucht werden. Die Inbetriebnahme des Prüfstandes erfolgt im Sommer 2015.

Untersuchungsschwerpunkte:

  • Untersuchungen der Mikrorheologie dicht beladener Suspensionen
  • Strömungsuntersuchungen Gas beladener Radialspaltströmungen

Technische Daten:

mittlere SpaltradiusRm61,75 mm
Spaltlängeh240 mm
Spaltbreited1 mm
Radiusverhältnisη0,984
max. Rotationsgeschw. Innenzylinderi1600 min-1
TaylorzahlTamax43555
ReynoldzahlRex max400
FluideWasser, Silikonöle


Ansprechpartner: Jun.-Prof. Dr.- Ing. Jeanette Hussong


Kavitationsprüfstand

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Der Prüfstand dient der Untersuchung von Kavitationsphänomenen, insbesondere dem Einfluss des gelösten Gasgehaltes auf die Strömungskavitation. Der Prüfstand kann in einem breiten Reynoldszahlenbereich betrieben werden und ist mit einer variablen Messtrecke von insgesamt 1,5 m ausgestattet. Weiter zu variierende Parameter sind neben der Geometrie der Messtrecke z.B.: Rauhigkeit, Zu- und Abströmdruck, gelöster Luftgehalt der Zuströmung (über Druck- und Temperatur der Sättigungsbehälters sowie Bypassleitung), freier Luftgehalt (über Lufteingasung), Druck- und Temperaturniveau vor der Messtrecke. Die Inbetriebnahme des Prüfstands erfolgt voraussichtlich im Juni 2015.

Untersuchungsschwerpunkte:

  • Untersuchungen hydrodynamischer Kavitationsphänomene insbesondere des Einflusses gelösten Gasgehaltes auf die kavitationsgetriebene Zwangsentgasung
  • Visualisierung und statische Auswertung des Kavitations- und Gasblasenvolumens
  • Messung von Druckabfallkurven an Blenden und Düsengeometrien

Technische Daten:

Dimension der MesskammerL x D = 1500 mm × 29 mm
Optische ZugängeGlasrohr (500 mm × 29 mm)
SystemdruckpSys, abs = [0,2 .... 10,0 ] bar
Maximale Strömungsgeschwindigkeitumax = 3,5 m/s für ΔpSys = 10,0 bar
AntriebKreiselpumpe mit 1,1 kW
SteuerungDrosselung mit Regelventilen
BetriebsmesstechnikAbsolut- und Blendendifferenzdruck, Durchfluss, Medientemperatur


Ansprechpartner: Prof. Dr. - Ing. Romuald Skoda



Aus Kav Abb1 B
Lupe
Abbildung 1: Aufstellungsplan Kavitationsprüfstand
Abbildung 1: Aufstellungsplan Kavitationsprüfstand
Son Abb2
Lupe
Abbildung 2
Abbildung 2

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Der Kavitationsprüfstand (Abbildung 1) soll zur Untersuchung des Lufteinflusses auf die Strömungskavitation genutzt werden. In einem Vorlagebehälter (1) kann die Sättigung von Wasser mit einem Gas (synthetische Luft) über den Gasanschluss (2) erreicht werden. Dies geschieht druckgesteuert und durch Zirkulation des Wassers durch eine Bypassleitung (3). Der zweite Behälter (4) dient zum Auffangen der Flüssigkeit. In diesem kann zusätzlich mit Hilfe einer Vakuumpumpe ein Unterdruck erzeugt werden. Bei Herabsetzen des Drucks wird die Druckdifferenz über die Messstrecke erhöht und eine Ausgasung durch die Veränderung des Lösungsgleichgewichts des Wassers erreicht. Die Messstrecke (5) befindet sich in einer Rohrleitung zwischen den beiden Behältern. Durch die Druckdifferenz zwischen den Behältern kommt es zu einer Strömung. Der modulare Aufbau der Messstrecke ermöglicht den Einbau von Blenden und Düsengeometrien. Um eine voll entwickelte Strömung auch bei geringen Reynoldszahlen erreichen zu können, wird eine Einlaufstrecke (ca. 4 m) vor der Messstrecke benötigt. Die Versuchsdurchführung findet im Batch-Betrieb statt um eine Veränderung des konditionieren Wassers im ersten Behälter zu vermeiden.

Einschaufelpumpenprüfstand

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An einem zweiten Kreiselpumpenprüfstand des HSM wird das Betriebsverhalten von Einschaufelpumpen untersucht. Dieser spezielle Pumpentyp wird für feststoffbeladene Flüssigkeiten eingesetzt und zeichnet sich aufgrund der Verwendung eines Laufrads mit nur einer einzelnen Schaufel durch ein besonders geringes Verstopfungspotenzial aus. Die Nachteile dieses Laufraddesigns sind zum einen eine verringerte Effizienz und zum anderen hohe Schwankungen bezüglich der hydrodynamischen Kräften.
Am Prüfstand können Prüfpumpen in zwei Aufstellungsvarianten untersucht werden: die Trockenaufstellung mit einer über ein Rohr gerichteten Anströmung und die Nassaufstellung mit einer freien Anströmung direkt aus dem Wasserbecken.
Zur Charakterisierung des Betriebsverhaltens werden sowohl stationäre als auch zeitaufgelöste Messungen an der Prüfpumpe durchgeführt. Im Rahmen der stationären Messungen werden unter Einhaltung der DIN9906 die Förderhöhe, der Volumenstrom und die elektrische Leistung der Pumpe gemessen. Zusätzlich werden instationäre Druckverläufe am Eintritt, Austritt und an zwölf weiteren Messstellen in der Austrittsspirale ermittelt. Um einen Bezug zwischen den gemessenen Drücken und der Schaufelposition zu bekommen, wird zeitglich die jeweilige Schaufelposition über eine induktive Schaufelpositionserfassung aufgezeichnet. Zusätzlich werden über induktive Abstandssensoren die Laufradauslenkung und über Beschleunigungssensoren die Schwingungsanregung der Pumpe gemessen.

Untersuchungsschwerpunkte:

  • Erstellung von stationären Kennlinien (H/Q & P/Q)
  • Messung von instationären Druckverläufen
  • Messung der Laufradauslenkung
  • Messung der Pumpenschwingung

Technische Daten:

BezeichnungvonbisEinheit
Volumenstrom0500m3/h
Nennweite DN150150mm
Nenndruck PN1010bar
Drehzahl014501/min
Netzfrequenz050Hz
Anschluss3~4003~400V
Elektr. Leistung026kW
Prüfstand Melzer
Lupe
Abbildung 1: Fotografie des Prüfstandaufbaus
Abbildung 1: Fotografie des Prüfstandaufbaus

Ansprechpartner: M. Sc. Steffen Melzer