Das CORDIER-Diagramm unter besonderer Berücksichtigung der axialen Turboarbeitsmaschine

Abstract

In dieser Diplomarbeit wird der klassische, analytische Ansatz zur Auslegung von Strömungsmaschinen basierend auf empirischen Ansätzen, zum Beispiel dem Vergleich von dimensionslosen Kennzahlen wie Durchmesserzahl und Schnellläufigkeit im Cordier-Diagramm näher untersucht. Ausgangspunkt ist der ursprüngliche Artikel von Otto Cordier in der Zeitschrift Brennstoff-Wärme-Kraft aus dem Jahr 1953. Im Cordier-Diagramm wurde in der Originalfassung lediglich die Kurve der Arbeitsmaschinen definiert, erst zu einem späteren Zeitpunkt wurde durch Günther Dibelius das Cordier-Diagramm durch die Kurve der Kraftmaschinen erweitert. Zu Beginn dieser Diplomarbeit wird daher auf die Einteilung der Strömungsmaschinen eingegangen. Zusätzlich werden strömungsmechanische und strömungsmaschinenbezogene Grundlagen, die zum besseren Verständnis des Verlaufes des Cordier-Diagramms beitragen sollen, beschrieben. Das Cordier-Diagramm wird anhand von in der Literatur erläuterten Kennzahlen auf seine empirische Entwicklung zurückgeführt und analysiert. Die Bedeutung des Cordier-Diagramms sowie der Verlauf der Kurven im Diagramm werden erläutert. Die Darstellung der Meilensteine in der Entwicklung des Cordier-Diagramms sowie die wesentlichen Erweiterungen anderer Wissenschaftler sind ebenfalls Schwerpunkte dieser Diplomarbeit. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Analyse der Belastungskriterien im Bereich der Axialverdichter. Zuerst werden die Belastungskriterien, wie de Haller-Zahlen und Diffusionsfaktoren erläutert und deren Belastungsgrenzen definiert. Anschließend werden drei Punkte aus dem Cordier-Diagramm im Bereich der Axialverdichter mit Hilfe der genannten Belastungskriterien untersucht und ihre Belastungsgrenzen im Gehäuse-, Mittel- und Nabenschnitt berechnet. Die Ergebnisse der drei Schnitte werden anhand von Tabellen und Diagrammen dargestellt.