Pr Prandtl Zahl - Brandenburgische Technische Universität Cottbus

1 Einleitung
LS Thermische Maschinen, BTU Cottbus · Studienarbeit Stefan Bischoff
Der Lehrstuhl Thermische Maschinen der BTU Cottbus baut einen
Umluftwindkanal Göttinger Bauart auf. Der Umluftwindkanal soll für
Grundlagenuntersuchungen der Strömungsmechanik in Forschung und Lehre
eingesetzt werden. Im besonderen sind Forschungsprojekte im Bereich der AG-
Turbo II (Verbundprojekt der ABB, BMW Rolls-Royce, Siemens-KWU und MTU
München) geplant. Die Forschungsprojekte, Grundlagenuntersuchungen zur
Strömungsmechanik in Heißgasturbinen, sind unter Einhaltung der
strömungsmechanischen Ähnlichkeit geplant.
Der Umluftwindkanal besitzt in der Meßstrecke einen freien Düsenquerschnitt von
58 • 58 cm 2 und erreicht Strömungsgeschwindigkeiten von 2 bis 45 m/s. Der
Luftstrom tritt aus der Düse als Freistrahl gegen Umgebungsdruck aus.
Im Rahmen der Inbetriebnahme des Umluftwindkanals wird die Strömungsqualität
dieses Freistrahls vermessen und bewertet. Es werden die folgenden Messungen
durchgeführt:
• Temperaturstabilität bzw. Temperaturdrift in der Meßstrecke
• Geschwindigkeitsverteilung in der Meßstrecke
• Turbulenzgrad in der Meßstrecke
Im zweiten Teil dieser Arbeit wird ein Verfahren zur Bestimmung des lokalen
Wärmeüberganges nach Berg [3] und Presser [16] ausgearbeitet und eingesetzt.
Dieses Verfahren wurde bereits in abgewandelter Form durch Kottke [13]
angewendet, wobei in der vorliegenden Arbeit der Stoffübergang im
Sublimationssystem Naphtalin-Luft betrachtet wird.
Modellhaft wird der Wärmeübergang an einer längs angeströmten ebenen Platte
betrachtet. Der Versuchsträger besteht aus Aluminium. Auf diesen wird eine
Naphtalinschicht aufgebracht. Zur Bewertung des Stoffübergangs vom
Versuchsträger in die Luftströmung innerhalb eines definierten Zeitraums, wird die
Schichtdicke der Naphtalinschicht vor und nach dem strömungsmechanischen
Versuch mit einem Wirbelstromsensor vermessen. Dieser Wirbelstromsensor wird
mittels CNC-Steuerung auf dem Versuchsträger positioniert. Somit kann zum einen
gewährleistet werden, daß die Messung der Dicke der Naphtalinschicht vor und
nach dem strömungsmechanischen Versuch an der selben Stelle des
Versuchsträgers durchgeführt wird. Zum anderen wird der Vorgang der
Schichtdickenmessung automatisiert und somit eine großflächige Messung hoher
Auflösung am Modell ermöglicht.
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