Experimentelle Untersuchung unterschiedlicher offener und geschlossener Kühlwasserpumpenlaufräder konventioneller Bauart (PDF)

Inhaltsangabe:Zusammenfassung:
Der Lehrstuhl für Strömungs- und Verdrängermaschinen der Technischen Universität Kaiserslautern wurde beauftragt, das Kühlsystem eines PKW zu untersuchen.
Dabei wurden u. a. Energieeinsparungspotentiale, welche sich aus der Optimierung einzelner Komponenten wie beispielsweise der Kühlwasserpumpe ergeben können, erforscht.
In dieser Arbeit wurde eine Auswahl geeigneter Laufräder für eine PKW-Kühlwasserpumpe hinsichtlich des Wirkungsgrads, der Förderhöhe, der Spaltempfindlichkeit und der Kavitationsneigung untersucht. Hierzu sind für jedes Laufrad verschiedene Kennlinien auf einem Pumpenprüfstand experimentell ermittelt worden.
Jedes Laufrad wurde sowohl in einer geschlossenen als auch in einer offenen Version getestet, um den Einfluss einer Deckscheibe auf die oben genannten Grössen zu erfassen.


Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
1.Einleitung1
2.Theoretische Grundlagen2
2.1Kennlinien2
2.1.1Anlagenkennlinie
2.1.2Kennlinien von Kreiselpumpen3
2.1.2.1Drosselkurve4
2.1.2.2Drosselkurvenformen6
2.1.2.3Wirkungsgrad und Leistungsaufnahme8
2.1.3Betriebspunkt8
2.2Kreiselpumpen9
2.3Energieumsetzung im Laufrad10
2.3.1Geschwindigkeitsplan10
2.3.2Eulersche Strömungsmaschinen-Hauptgleichung11
2.3.3Der Einfluss der Endlichkeit der Schaufelzahl12
2.4Verluste in Kreiselpumpen14
2.4.1Innere Energieverluste14
2.4.1.1Schaufelverluste14
2.4.1.2Spaltverluste14
2.4.3Radreibungsverluste16
2.4.4Austauschverluste18
2.4.5Stossverluste18
2.5Kavitation in Kreiselpumpen19
2.5.1Auswirkungen der Kavitation22
2.5.2Mechanismus des Blasenzerfalls23
2.5.3Der Einfluss von Gasabsorption auf die Kavitation23
2.6Die Kenngrösse NPSH24
2.6.1Beginnende Kavitation und Förderhöhenabfall25
2.7Regelung von Kreiselpumpen28
2.7.1Drosselregelung29
2.7.2Drehzahlregelung30
2.7.3Bypassregelung32
2.8Laufradgeometrie32
2.8.1Spezifische Drehzahl nq32
2.8.2Diffusortheorie34
2.8.3Schaufelzahl37
2.8.4Einfluss der Saugkante38
2.8.5Schaufelwinkel39
2.8.6Schaufelform40
2.8.7Zusammenhang der Schaufelgeometriegrössen42
2.8.8Spalteinfluss43
2.9Aufgabe und Anforderungen der PKW-Kühlwasserpumpe43
3.Versuch47
3.1Anlass und Zielsetzung der Versuche47
3.2Prüfstandsaufbau48
3.3Versuchsdurchführung51
4.Auswertung54
4.1Beschreibung und Interpretation der ermittelten Drosselkurven55
4.2Beschreibung und Interpretation der NPSH3-Verläufe60
4.3Vergleich der einzelnen Laufräder62
4.4Beurteilung der [...]