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Gasmengenversuchsstand

Der Gasmengenversuchsstand des Lehrstuhls für Fluidtechnik lässt sich vielseitig zur Untersuchung unterschiedlicher, stationärer sowie instationärer Fragestellungen aus dem Bereich der Strömungstechnik einsetzen. Um dieses zu ermöglichen wurde bereits bei der Planung und Konzeptionierung des Versuchsstandes auf eine nachhaltige Variabilität geachtet.

Der Closed-Loop-Versuchsstand besteht aus einer Antriebseinheit, einer Druckregelung und einem Wärmeübertrager zur Realisierung gleichbleibender Betriebsbedingungen, einer anschließenden Messstrecke zur Bestimmung des durchgesetzten Volumenstroms und einem eigens konstruierten Pulsationsgenerator mit nachfolgender Untersuchungs-Messstrecke. Die Untersuchungs-Messstrecke hat eine Nennweite von DN 200 und es lassen sich mit dem momentan installierten Antriebsmaschinen Betriebsvolumenströme von bis zu 1800 m³/h bei Atmosphärendruck sowie bis zu 400 m³/h bei absoluten Betriebsdrücken von bis zu 8 bar in der Messstrecke realisieren. Erweiterungen des Betriebsbereichs hinsichtlich des Anlagendrucks und des Fördervolumenstroms sind in Anlehnung an zukünftige Forschungsvorhaben möglich.

Die Ausführungsformen und Besonderheiten der einzelnen Komponenten und Baugruppen werden nachfolgend erläutert.

  • Antrieb
    Die Antriebseinheit bildet momentan ein Schraubenkompressor mit einer maximalen Antriebsleistung von 100 kW sowie ein Drehkolbengebläse mit maximal 75 kW. Um die Beeinflussung der maschinentypischen Pulsationen auf die Messstrecke zu minimieren sind sowohl saug- als auch druckseitig pulsationsdämpfende Behälter installiert. Des Weiteren ermöglicht es die saug- und druckseitige Sammelleitung insgesamt bis zu vier Verdränger- oder Strömungsmaschinen als Antriebseinheit separat oder parallel  zu betreiben. Die Auswahl und Installation weiterer Maschinen erfolgt in Abhängigkeit der geplanten Forschungsvorhaben.

  • p-T-Regelung
    Um Untersuchungen bei unterschiedlichen Druckniveaus durchzuführen, lässt sich der Kreislauf mithilfe eines zweistufigen NEA-Kolbenverdichters statisch aufladen. Neben der Druckregelung wird das Temperaturniveau mithilfe eines Gegenstromwärmeübertragers ebenfalls geregelt. Dieser ist in Rohrbündelbauweise ausgeführt und wird durch eine Kühlwasserpumpe mit Kühlwasser aus einem separaten Wassertank versorgt. Die zentrale Regelung über die Messwarte ermöglicht es, während einzelner Versuchsreihen gleichbleibende Betriebsbedingungen zu erzielen.

  • Volumenstrommessung
    Zur Erfassung des Betriebsvolumenstroms sind zwei parallele Referenzmessstrecken  in den Förderkreislauf integriert. Zum aktuellen Zeitpunkt erfolgt die Volumenstrommessung mithilfe eines Ultraschallzählers, parallel dazu soll in die Reserveschiene noch ein Turbinenradzähler installiert werden. Zur Umrechnung auf den Normvolumenstrom werden Drücke und Temperaturen an den Zählern erfasst.

  • Rohrleitungssystem
    Das Rohrleitungssystem wurde mit einer Nennweite von DN 200 ausgeführt. Lediglich vereinzelte Abzweigungen wie bspw. die Referenzmessstrecke oder die Maschinenanschlüsse an die Sammelleitungen besitzen geringfügig abweichende Nennweiten. Zudem ist die Rohrleitung sowie sämtliche Behälter und Anbauteile für einen maximalen Nenndruck von 16 bar (PN 16) ausgelegt und zugelassen.

Neben den betriebsnotwendigen und regelungstechnischen Baugruppen stellen insbesondere der Pulsationsgenerator sowie die Untersuchungs-Messstrecke und die dazugehörige Messtechnik den Forschungsbereich des Versuchsstandes dar. 

  • Pulsationsgenerator
    Der Pulsationsgenerator besteht aus einem als Pulsationsdämpfer fungierenden Behälter, welcher die Ausbreitung der zu erzeugenden Pulsationen auf die Referenzmessstrecke unterbinden soll. Am Austrittsflansch des Behälters auf Seite der Messstrecke befinden sich zwei segmentierte Blenden. Von denen eine fixiert ist und die andere über einen Schrittmotor rotatorisch angetrieben wird. Aufgrund der sich daraus ergebenden, variierenden Auslassgeometrien kann ein instationäres Strömungsfeld erzeugt werden.

  • Messstrecke
    In der insgesamt 18 m langen Messstrecke lassen sich unterschiedliche Untersuchungsobjekte installieren und erforschen. Zur detaillierten Untersuchung unterschiedlicher strömungstechnischer Effekte besitzt die Messstrecke zahlreiche Messstutzen zur Platzierung unterschiedlichster Sensoren.

  • Messtechnik
    Neben den standardgemäß erfassten Messgrößen wie Druck, Temperatur und Volumenstrom können unter Anderem lokale Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb der druckbeaufschlagten Rohrleitung mithilfe der Hitzdrahtmesstechnik zeitlich hochauflösend erfasst werden. Für detaillierte Untersuchungen des Strömungsprofils innerhalb der Rohrleitung wird hierzu eine sogenannte Sondenverfahreinheit eingesetzt, die es ermöglicht, das Geschwindigkeitsprofil über dem Rohrleitungsquerschnitt dreidimensional zu erfassen. Zusätzlich ist die Anschaffung einer Fast Response Fünfloch-Staudrucksonde in Vorbereitung.

Förderung

Sachspenden von EON, RWE, NEA, GHH-Rand, Artes & Sick

Anfahrt & Lageplan

Der Campus der Technischen Universität Dortmund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dortmund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dortmund-Eichlinghofen auf der A45 führt zum Campus Süd, die Abfahrt Dortmund-Dorstfeld auf der A40 zum Campus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Universität ausgeschildert.

Direkt auf dem Campus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dortmund Universität“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 15- oder 30-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dortmund und in der Gegenrichtung zum Hauptbahnhof Düsseldorf über Bochum, Essen und Duisburg. Außerdem ist die Universität mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Eine Fahrplanauskunft findet sich auf der Homepage des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr, außerdem bieten die DSW21 einen interaktiven Liniennetzplan an.
 

Zu den Wahrzeichen der TU Dortmund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dortmund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dortmund Universität S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.

Vom Flughafen Dortmund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dortmunder Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Universität. Ein größeres Angebot an internationalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Kilometer entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Universität zu erreichen ist.

Die Ein­rich­tun­gen der TU Dort­mund verteilen sich auf den größeren Cam­pus Nord und den kleineren Cam­pus Süd. Zu­dem befinden sich einige Bereiche der Hoch­schu­le im angrenzenden Technologiepark. Genauere In­for­ma­ti­onen kön­nen Sie dem Campusplan entnehmen.