Verfahren zur Druckerhöhung für diverse Arbeitsfluids

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verdichtungsverfahren, bei dem die Wirkprinzipien der Radial- und Axialverdichter in einer Prozessstufe ablaufen. Eine derartige technische Lösung wird in erster Linie im Bereich der Energiewirtschaft und im chemischen Anlagenbau benötigt.

Bei der Verdichtung von Arbeitsfluids wird investive kinetische Energie durch verzögerte Strömung und Zentrifugalkraft in Druck umgewandelt. Die dabei entstehenden Verluste differieren je nach Bauart des Verdichters. In Abhängigkeit vom Massendurchsatz und dem benötigten Druckgefälle besitzen Radial- und Axialverdichter jeweils bauartbedingte Vorzüge. Axialverdichter arbeiten mit großen Durchsätzen bei relativ niedrigem Stufendruckgefälle, wogegen Radialverdichter bei geringeren Durchsätzen höhere Stufendruckgefälle erzielen. Tendenziell verbessert sich die Verdichtungseffiziens mit zunehmender Größe der Turbomaschinen. Das Entwicklungsniveau beider Verdichterarten ist sehr hoch. Dennoch fehlen besonders für kleinere und mittlere Anlagengrößen Verdichter, die zwischen dem Leistungsspektrum beider Verdichterarten liegen. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, den Leistungsbereich abzudecken, der zwischen der effizienten Radial- und Axialverdichtung liegt. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß im Wesentlichen durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bis 3 gelöst. Danach wird das Arbeitsfluid axial angesaugt (1), radial in einem geschlossenen Kanal beschleunigt (2), im Rotor (3) umgelenkt (4), axial in ein Leitgitter (5) geblasen, dort entdrallt (6) und durch Verzögerung der Strömung (7) verdichtet. Die Figur 1 ist zum besseren Verständnis ohne Außenhaut dargestellt. Hohe Drehzahlen erhöhen den Anteil der Druckerhöhung durch die Zentrifugalkraft und verbessern die Effizienz kleinerer Turbomaschinen. Sie erzeugen nachteilig hohe Reibungsverluste zwischen Rotor und Gehäuse, weswegen die Grenzschicht abgesaugt werden muss. Bei entsprechender Auslegung der Strömungskanäle lässt sich hiermit bei einem guten Stufendruckgefälle auch der Durchsatz erhöhen.

BESTäTIGUNGSKOPIE

Bezugszeichenliste

1 axialer Eintritt des Arbeitsfluids

2 radiale Beschleunigung im Strömungskanal

3 Rotor (ohne Außenhaut dargestellt)

4 Umlenkung von radialer in axialer Strömung

5 axiale Strömung

6 Leitgitter

7 Diffusor