Das Projekt "AG Turbo COOREFlex 4.3.5b - Verbesserung des Schaufel- und Diffusorwirkungsgrades bei Teillast in Gasturbinen mit großer Leistung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Bei der Entwicklung flexibler, emissionsarmer und hocheffizienter Turbomaschinen spielt der Abgasdiffusor eine entscheidende Rolle. Um Wirkungsgrad und Flexibilität gewährleisten zu können, muss der Abgasdiffusor über einen breiten Betriebsbereich einen möglichst hohen Druckrückgewinn liefern. Dabei ist die Diffusorperformance maßgeblich von der Zuströmung aus der letzten Turbinenstufe abhängig. Das Design zukünftiger Abgasdiffusoren erfordert daher neuartige Konzepte, deren Wirksamkeit vor der Serienanwendung in einem maschinenähnlichen Versuchsaufbau nachgewiesen werden muss. In dem beantragten Vorhaben sollen sowohl neuartige Diffusorkonzepte, als auch entsprechende Auslegungsmethodiken validiert werden. Nur in einem Diffusorprüfstand mit rotierender letzter Turbinenstufe und maschinenähnlichen Diffusoreintritts-Machzahlen kann die Funktionsweise neuartiger Diffusorkonzepte hinreichend validiert werden. Dazu legt der Industriepartner in diesem Projekt einen individuell auf die Möglichkeiten des Universitätspartners angepassten Versuchsträger, bestehend aus einer Vorleitreihe sowie einer rotierenden Stufe aus. Anschließend werden basierend auf dem Versuchsträger verschiedene Abgasdiffusorkonzepte ausgelegt und vom Universitätspartner experimentell untersucht, während parallel die Auslegungsmethoden für derartige Diffusorkonzepte validiert werden.
Das Projekt "Verbesserung des Schaufel- und Diffusorwirkungsgrades bei Teillast in Gasturbinen mit großer Leistung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik durchgeführt. Das übergeordnete Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung emissionsarmer und zukunftsfähiger Kraftwerke auf Basis innovativer Turbomaschinen mit dem besonderen Fokus auf hohe Flexibilität und damit einer hohe Effizienz im Teillastbetrieb. Dieses Ziel verfolgend beinhaltet das beantragte Vorhaben die Untersuchung instationärer Strömungen in Abgas-Diffusoren unter realen Turbinenabströmbedingungen. Die grundlegende Physik instationärer Strömungen in Diffusoren wurde bereits in vorangegangenen AG Turbo-Projekten untersucht, ist aber noch nicht vollständig verstanden. Neu ist in diesem Vorhaben die Untersuchung bei realen Betriebsbedingungen (Mach-Zahlen), die ihrerseits erst die Grundlage zur Entwicklung zukünftiger Auslegungsmethoden für Diffusoren, unter Berücksichtigung der Turbine, schafft. Derzeitige Auslegungsmethoden betrachten den Diffusor isoliert von seiner Umgebung. 1. Auslegung und Konstruktion eines Turbinengehäuses mit Fundamentrahmen und Integration in den vorhandenen Prüfstand, Auslegung und Konstruktion der Versuchsdiffusoren. 2. Erweiterung des Luftversorgungssystems zur Erreichung der Zuströmbedingungen. 3. Interne und externe Fertigung der Komponenten, Erweiterung des vorhandenen Prüfstandes (Aeroakustischer Windkanal, AWT), Installation der Messtechnik, Inbetriebnahme. 4. Durchführung der Experimente an den Versuchsdiffusoren. 5. Auswertung und Dokumentation der Ergebnisse.
Das Projekt "Optimierung strömungsführender Bauteile" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Thermische Turbomaschinen durchgeführt. Aufbauend auf der wachsenden Bedeutung von dezentralen Energieanlagen im Verbund mit dem Ausbau der regenerativen Energieerzeugung werden in diesem Projekt wesentliche Grundsteine zur Ausschöpfung des großen Entwicklungspotentials von Industriegasturbinen gelegt. In Zusammenarbeit mit dem Projektkoordinator MAN Diesel & Turbo SE (Oberhausen) und dem DLR Stuttgart wird eine neue Gasturbine der Leistungsklasse kleiner als 25 MW entwickelt, die für die Anwendung in kombinierten Gas- und Dampfturbinen (GuD-) Anlagen und in Prozessen der Kraft-Wärmekopplung optimiert ist. Gasturbinenanlagen dieser Leistungsklasse können einen wesentlichen Beitrag zur Kompensation von Netzschwankungen, bedingt durch die Volatilität von regenerativen Energiequellen, leisten. Für die praktische Durchführung wird das Gesamtprojekt in 2 Phasen aufgeteilt. In der ersten Phase A werden die Methodenentwicklung und Erprobung neuer Technologien und Verfahren auf Komponentenebene vorangetrieben. In dieser Projektphase sind 3 Einzelvorhaben vorgesehen, wobei der Antragsteller zur Optimierung strömungsführender Kanäle mit stationären und instationären Strömungsverfahren beiträgt. Hierzu werden Kennfeldrechnungen am gesamten Gasturbinenverdichter mit Modellierung von Seitenwandbereichen, Filets und Teilspalten unterhalb verstellbarer Leitschaufeln durchgeführt. Zudem erfolgt eine aeroelastische Untersuchungen der hochbelasteten Verdichterfrontstufen sowie eine strömungsmechanische Optimierung des Turbinen-Abgasdiffusors.
Das Projekt "Übergangsdiffusoren in Gasturbinenanlagen mit Abhitzekessel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Energietechnik und Thermodynamik (E302) durchgeführt. In einer Kombianlage ist zwischen dem Austritt der Gasturbine und dem Abhitzekessel ein Übergangsdiffusor angeordnet. Die Forderung nach einer möglichst kompakten Bauweise der Anlage führt zu kurzen Diffusoren mit großem Öffnungswinkel. Dadurch entstehen ungünstige Strömungsverhältnisse mit Ablösungen und fluktuierenden Strömungen. Eine Verbesserung der Strömung im Übergangsdiffusor ist durch die Anordnung von sog. Teilungsblechen möglich. Im Rahmen einer Diplomarbeit soll ein Auslegungsverfahren für Diffusoren mit Teilungsblechen, das auf den hydraulischen Durchmessern basiert, durch numerische Strömungsberechnungen (Computational Fluid Dynamics - CFD) abgesichert werden.