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Flows on the Working Behaviour of Screw Compressors

Titel: The Influence of Clearance Flows on the Working Behaviour of Screw Compressors
Autor(en): Prof. Dr.-Ing. K. Kauder, Dipl.-Ing. M. Janicki,
erschienen: 2006
in: VDI-Berichte 1932, S. 3- 17, VDI-Verlag, Düsseldorf, 2006
Abstract: The internal clearance flows in screw compressors determine the operating behaviour especially the efficiency of this machine type. The thermodynamically optimised and, at the same time, reliable design of the clearance heights is indispensable for the development of screw compressors.

The influence of the different clearances on the operating behaviour of a typical screw-type compressor is examined by means of a simulation system. A sophisticated analysis of the volumetric efficiency and the isentropic efficiency regarding the influence of the clearance heights and the operating parameters rotor speed and pressure ratio makes possible an evaluation of the individual clearance influences on the operating behaviour. The model machine is a dry-running but unsynchronized screw-type supercharger, newly designed at the University of Dortmund.

The calculation of the operating behaviour of the screw compressor was carried out using the simulation system KaSim, which calculates the thermodynamics inside the machine on the basis of a chamber model. A comparison of the simulation results with experimental data is imminent but too late for inclusion in this paper.

Zusammenfassung: Die Ausprägung der internen Spalte in Schraubenkompressoren bestimmt maßgeblich das Betriebsverhalten und vor allem den Wirkungsgrad dieser Maschinen. Eine thermodynamisch optimale und gleichzeitig betriebssichere Auslegung dieser Spalte ist daher unabdingbar für die Weiterentwicklung und Neukonstruktion von Schraubenkompressoren.

Mit Hilfe von Simulationsrechnungen wird der Einfluss der einzelnen Spalte auf das Betriebsverhalten eines beispielhaften Schraubenkompressors transparent gemacht. Eine differenzierte Untersuchung der Betriebskenngrößen Liefergrad und isentroper Wirkungsgrad in Abhängigkeit von den Spalthöhen und von den Betriebsparametern Hauptrotordrehzahl und dem anliegenden Druckverhältnis ermöglicht eine Beurteilung der einzelnen Spalte hinsichtlich ihres Einflusses auf das Betriebsverhalten von Schraubenkompressoren. Die vorliegende Untersuchung wurde am Beispiel eines neu entwickelten, unsynchronisiert- und trockenlaufenden Schraubenladers durchgeführt.

Zur Simulation des Betriebsverhaltens des Laders wird das an der Universität Dortmund entwickelte Programmsystem KaSim verwendet, das auf Grundlage eines Kammermodells die thermodynamischen Prozesse in der Maschine berechnet. Ein Vergleich der Simulationsergebnisse mit experimentellen Kennfeldern steht direkt bevor, konnte aber bis zur Drucklegung nicht mehr eingebunden werden.

  vdi_sm2006_janicki