Gasturbine mit verstellbaren Leiteinrichtungen zur Verringerung des Brennstoffverbrauches im untere Teillastbereich und im Leerlauf

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Verringerung des Brennstoffverbrauches einer 8-Kilowatt-Versuchsgasturbine im Leerlauf. Wie bei allen Wärmekraftmaschinen verringert sich auch bei Gasturbinen der Wirkungsgrad mit sich verringernder Teillast. Gasturbinen verbrauchen auch, gemessen an ihrer maximalen Leistung, im Vergleich mit anderen Wärmekraftmaschinen wesentlich mehr Brennstoff für den Leerlauf. Das Ziel ist es, den Leerlaufbrennstoffverbrauch durch eine Verstelleinrichtung zu verringern und einen Vergleich mit anderen Wärmekraftmaschinen herzustellen.

Die Fragestellungen werden auf der Grundlage der Auswertung aktueller Fachliteratur und theoretischer Grundlagen diskutiert. Um den Vergleich der Wärmekraftmaschinen untereinander hinsichtlich ihres Leerlaufbrennstoffverhältnisses trotz verschiedener Brennstoffe zu ermöglichen, wird eine neue Vergleichskennzahl hergeleitet.

Für die experimentelle Überprüfung der Auswirkungen eines verstellbaren Verdichtervorleitapparates in Kombination mit einem verstellbaren Turbinennachleitapparat auf den Leerlaufbrennstoffverbrauch wurde eine Versuchsgasturbine rechnerisch ausgelegt und aufgebaut. Die experimentellen Daten werden mit Daten aus Experimenten des Verfassers mit einer anderen Gasturbine und externen Daten anderer Wärmekraftmaschinen verglichen.

Durch die alleinige Verstellung des Verdichtervorleitrades verbrauchte die Versuchsgasturbine im Leerlauf unter optimalen Bedingungen ca. 10 % weniger Brennstoff als ohne diese Maßnahme. Zusätzlich führte das kombinierte Verstellen der Leiteinrichtungen am Eintritt des Verdichters und am Austritt der Turbine zu einer weiteren Verringerung des Leerlaufbrennstoffverbrauches um 0,25 %. Allerdings wird deutlich, dass die zusätzliche Verringerung des Brennstoffverbrauches nur im unteren Leerlaufdrehzahlbereich erreicht werden kann.

Mithilfe der neu eingeführten Vergleichskennzahl werden die Versuchsgasturbine, zwei Seriengasturbinen und ein Verbrennungsmotor hinsichtlich ihres Wärmezufuhrbedarfes für den Leerlauf verglichen.