Welche Funktion hat der Leitflügel im Expander? Kann es Kälte erzeugen? Inwiefern unterscheidet es sich von der isenthalpen Drosselung? Bitte um Rat!

Es geht hauptsächlich um eine Richtungsänderung. Die derzeit am häufigsten verwendeten Turbodämpfer sind von zentrifugal-radialer bis axialer Bauart – das heißt, der Gasstrom fließt zunächst von dem äußeren Rand des Laufrads in Richtung des Achsenzentrums radial und wendet sich anschließend in Richtung der Axialausströmung. Die Richtung des Luftstroms, der in das Laufrad einströmt, sollte idealerweise entlang der Richtung der Blätter verlaufen. So werden die Stoßverluste durch den Luftstrom auf die Blätter auf ein Minimum reduziert – das wird als stoßfreier Luftzufuhrprozess bezeichnet. Doch da sich die Laufräder selbst in einer Drehbewegung befinden – das heißt, die Blätter haben eine rotierende Umlaufgeschwindigkeit – ist die Richtung des Luftstroms, der am Ausgang des Leiters in Richtung des Achsenzentrums fließt, für das Laufrad gesehen nach hinten geneigt. Genau wie die herabfallenden Regentropfen auf den Fenstern des fahrenden Zuges nicht senkrecht nach unten, sondern schräg nach hinten fallen. Daher sollte die tatsächliche Richtung der Strömungsgeschwindigkeit am Auslass des Leiters in eine Richtung geneigt sein, die der Drehrichtung der Laufräder entspricht – also unter einem bestimmten Winkel zur Kreisgeschwindigkeit der Laufräder. So kann sichergestellt werden, dass die Strömungsgeschwindigkeit relativ zu den Blättern radial entlang dieser verläuft – vorausgesetzt, die Umlaufgeschwindigkeit und die absolute Geschwindigkeit sind richtig aufeinander abgestimmt, während sich das Laufrad dreht.

Beim Durchfluss des Gases durch den Leitwerkstoff entsteht eine Zunahme der kinetischen Energie durch eine Abnahme der inneren Enthalpie. Handelt es sich dabei um einen Umwandlungsprozess zwischen zwei verschiedenen Energieformen innerhalb des Gases? Es kommt keine Energieabgabe zustande – die Gesamtenergie des Gases nimmt nicht ab. Daher kann man nicht annehmen, dass die Enthalpie des Luftstroms beim Durchfluss durch den Leitwerksteil abnimmt – dadurch entsteht also keine Kälteleistung. Denn hinter dem Leitwerk wird dieser hohe Luftstrom nicht verwendet, um das Laufrad dazu zu bringen, Arbeit zu leisten. Die kinetische Energie dieses Strömungsfeldes dient somit dazu, Reibungen und Stöße zu überwinden – wodurch der Druck abnimmt. Der Rest dieser Energie wird wiederum in einen Anstieg der Enthalpie des Gases umgewandelt. Diese Situation ist identisch mit der, in der eine Luftströmung durch einen Ventil-Drosselungsmechanismus fließt. Am Ventil: Aufgrund des engen Durchflusskanals steigt die Strömungsgeschwindigkeit. Nach dem Ventil weitet sich der Durchflusskanal, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit wieder abnimmt. Die kinetische Energie wird dabei in einen Anstieg der Enthalpie umgewandelt. Daher bleibt der Enthalpiewert vor und nach der Drosselung unverändert. Daraus lässt sich erkennen, dass der Leitwerk nur dazu dient, äußere Arbeit für den Gasabfluss zu erbringen und so die Entstehung von Kälte vorzubereiten – er selbst erzeugt keine Kälte. Wie soll der in Rot markierte Teil verstanden werden? ？ ？ ）

Ich denke, das ist nicht absolut – im Prozess des Gasflusses kommt es immer zu Energieverlusten. Der Energieverlust stellt eine Umwandlung dar; doch dieser Anteil an der Gesamtenergie des Systems ist relativ gering. In der Praxis kann man diesen lokalen Verlust außer Acht lassen. Das ist meine Ansicht

Was ist der Unterschied zwischen Gas, das durch einen Leitflügel strömt, und Gas, das durch eine Drosselklappe strömt?

Die Auswirkungen der Strömungslenkung auf die Geschwindigkeit sind weitaus geringer als die des Drosselns

Der Leitflügel ändert die Fließrichtung des Mediums, ohne die Strömungsgeschwindigkeit zu verändern. Wenn Gas durch das Drosselventil fließt, steigt der Druck des Mediums und damit auch die Strömungsgeschwindigkeit. Nach dem Durchgang durch das Drosselventil dehnt sich das Medium aus, verdampft und nimmt dabei Wärme auf!

Wenn das Gas durch den Leitwerkstoff – also durch die Düse (man kann nach einer Laval-Düse suchen) – strömt, steigt seine Geschwindigkeit an, während Temperatur und Druck sinken. Die innere Energie wandelt sich in kinetische Energie um; dabei nimmt der Enthalpiewert ab. Wenn das Gas nicht dazu dient, den Laufrad zu antreiben, wird seine Geschwindigkeit allmählich wieder sinken – die kinetische Energie wandelt sich wieder in innere Energie um, ähnlich wie bei einem Drosselventil. Im Expander gibt es den Begriff der Reaktionsgrad, also den Hitzeminderungsanteil am Gesamthitzeminderung, der etwa bei 0,5 liegt. Das zeigt, dass der Enthalpieabfall beim Dirigent 50 % beträgt und bei der Impulskammer 100 %. Es handelt sich dabei lediglich um unterschiedliche Ansätze aus wissenschaftlicher und praktischer Sicht – schließlich kann das Gas hinter dem Dirigent nicht anders, als auf die Laufräder einzuwirken