Pr Prandtl Zahl - Brandenburgische Technische Universität Cottbus

LS Thermische Maschinen, BTU Cottbus · Studienarbeit Stefan Bischoff
Die Temperatur im Umluftwindkanals wird durch seinen Standort und die Drehzahl
des Ventilators bestimmt. Die Kanalwände sind nicht adiabat, die Meßstrecke ist
offen. Der Ventilator koppelt mechanische Energie in den Umluftwindkanal ein, der
Windkanal beeinflußt so selbst die Temperatur der Umgebung. Es entstehen
Reibungsverluste der Srömung an der Kanalwand, die Ventilatorlagerung erwärmt
sich, das Kühlluftgebläse für den Ventilatorantrieb bläst zusätzlich warme Luft in
den Bodenbereich des Umluftwindkanals. Von Nachteil ist der Standort des
Umluftwindkanals in der Werkhalle der CoTEC*. Problematisch ist das Öffnen von
Toren bzw. Türen, sowie die Existenz großer Maschinen und Apparaturen in der
Halle, die Einfluß auf das Temperaturverhalten der Halle haben. Diese Einflüsse
führen zu Temperaturschwankungen, die sich erheblich auf die
Strömungstemperatur im Kanal auswirken.
Schwierig ist die Hysteresefunktion der Temperaturregelung der CoTEC*
Werkhalle. Diese führt zu einer zeitlichen Verschiebung bis die Stabilisierungstemperatur
des Kanals erreicht wird. Jedoch ist die Charakteristik des
Temperaturverlaufs für sämtliche Strömungsgeschwindigkeiten gleich. Wenn keine
Störeinflüsse vorhanden sind, kommt es nach einem stetigen Temperaturanstieg
es zu einer Stabilisierung der Strömungstemperatur. Es stellt sich eine
Stabilisierungstemperatur ein. Sind Störeinflüße vorhanden, so wirken sich diese
auf die Temperatur im Kanal aus. Deutlich wird dies in der Abb. 4-4. Erst sinken
die Umgebungstemperaturen schnell ab, dann fallen auch die Kanaltemperaturen
noch während des Kanalbetriebs. Interessant ist der Einfluß des Umluftwindkanals
selbst auf die Umgebung, denn die Umgebungstemperaturen beginnen mit der
allmählichen Erwärmung des Umluftwindkanals im Betrieb ebenfalls zu steigen.
Erreicht der Umluftwindkanal seine Endtemperatur, stellt sich in der Umgebung
etwas zeitversetzt eine niedrigere Endtemperatur ein. Folgende Maßnahmen zur
Stabilisierung des Temperaturverlauf im Umluftwindkanal werden vorgeschlagen.
• Zu- und Abluft für geregelte Kühlung des Antriebsmotors
• Standort des Umluftwindkanals in einem kleineren, abgeschlossenen Raum
mit beherrschbarer Hysteresefunktion der Temperaturregelung
• Vorlaufbetrieb, bis sich stabiler Temperaturverlauf einstellt
Als Maßnahme zur Temperaturstabilisierung sollte der Vorlaufbetrieb unbedingt
angewendet werden. Man kann davon ausgehen, daß sich nach 1 h Vorlaufbetrieb
die Temperatur im Kanal nicht mehr wesentlich verändert. Denkbar ist auch, daß
man den Umluftwindkanal vor Arbeitsbeginn 10 Minuten mit um 50% gegenüber
der Arbeitsdrehzahl erhöhter Drehzahl laufen läßt und anschließend den Kanal
weitere 10 Minuten auf die erforderliche Arbeitsdrehzahl schaltet, damit sich ein
stabiles Temperaturgleichgewicht einstellt.
Diese Maßnahme kann bei Experimenten, die weniger temperaturabhängig sind,
eingesetzt werden. Für Meßverfahren wie der Anwendung der Analogiefunktion für
Wärme- und Stoffübergang muß jedoch eine Fehlerabschätzung erfolgen, d.h. die
Temperaturdrift des Kanals als zusätzliche Information aufgenommen werden.
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