Ähnlichkeitsbeziehungen bei Verdrängermaschinen - eine einheitliche Wirkungsgradmodellierung

Verdrängermaschinen zeichnen sich durch ihr breites Einsatzspektrum aus. Dies zeigt sich in der Vielzahl zum Einsatz kommender Medien und in der Vielfalt konstruktiver Ausführungen. Aufgrund dieser Vielfalt ist eine einheitliche Wirkungsgradmodellierung, die für eine konsistente energetische Bewertung von Maschinen notwendige Voraussetzung ist, bisher nur in Ansätzen gelungen. Die hier vorgestellte dimensionsanalytische Modellierung ermöglicht nunmehr eine kompakte und typenunabhängige Beschreibung des Wirkungsgrads anhand lediglich folgender vier dimensionslosen Kenngrößen: (i) Spezifischer Druck, (ii) Reynoldszahl, (iii) spezifische Nachgiebigkeit und (iv) relativer Spalt. Im Modell unterscheiden sich die Maschinentypen allein durch den relativen Spalt. Maschinen gleichen Typs ordnen sich zu einer Spaltklasse. Dies ist das Ergebnis der Modellanwendung auf vier verschiedene Maschinentypen mit 155 unterschiedlichen Größen und über 2680 Betriebspunkten.

1.Kernaussage: Die energetische Effizienz von Verdrängermaschinen lässt sich typunabhängigvon nur vier dimensionslosen Größen darstellen.

2.Kernaussage: Unterschiedliche Maschinentypen unterscheiden sich im Rahmen des Modellsallein im relativen Spalt. Die Spaltklasse ψ/ψref wird als neue charakteristische Größe für dieverschiedenen Maschinentypen eingeführt.