Prüfungsprotokoll Fluidenergiemaschinen 25.09.2018

    Hallo Kommilitonen,


    in meiner mündlichen Prüfung habe ich eine bestimmte Pumpe vorgestellt. Die KSB Microchem.
    Sie zeichnet sich dadurch aus, dass die Förderhöhe unabhängig vom Volumenstrom ist.
    Außerdem kanns sie hohe Förderhöhen bei geringen Volumenströmen erreichen.
    Dies erreicht sie mit einem Laufrad, was statt mit Schaufeln, mit vier radial verlaufenden Kanälen ausgestattet ist.
    Bewiesen habe ich die Unabhängigkeit der Förderhöhe vom Volumenstrom mit der Euler'schen Turbinengleichung (Drallsatz) und dem ersten Hauptsatz.


    Fragen, die ich zu beantworten hatte waren soweit folgende:


    - Er hat gefragt, welche Kraft letzten Endes auf die Kanäle wirkt und hat dies zum Teil selbst berechnet, zum Teil von mir berechnen lassen. Gestartet haben wir mit dem Impulssatz und heraus kam die Corioliskraft. Dann sollte die Rechnung vervollständigt werden, sodass die Euler'sche Turbinengleichung raus kommt.
    - Zu nennen war der Unterschied zwischen einem eingebauten und einem aufgeprägten Druckverhältnis bei Verdrängermaschinen und hat mich ein p-V-Diagramm zeichnen lassen bei dem zu sehen war, wie sich das eingebaute vom aufgeprägten Druckverhältnis unterscheidet und was passiert, wenn sich diese Unterscheiden (nämlich Schallemission beim Öffnen des Ventils)
    - Zu zeichnen war eine generische Darstellung einer Verdrängermaschine. Ich habe die einfache Darstellung einer Hubkolbenmaschine mit selbsttätigen Ventilen gewählt. Er war zufrieden damit.
    - Dann waren die drei Arten von Ventilen zu nennen: Diese sind die Selbsttätige, Gesteuerte und Geregelten
    - Zum Thema Wirbel sollte ich eine axiale Arbeitsmaschine skizzieren und in das Schaubild die Wirbel einzeichnen. Zudem wollte er die Richtung der Wirbel durch Pfeile gekennzeichnet haben.
    - Er hat außerdem das Biot-Savartsche Gesetz abgefragt, nämlich wie ein unendlichen bzw. halbunendlicher Wirbelfaden einen Punkt in einer bestimmten Entfernung beeinflusst.


    Geholfen hat der Herr Pelz bei dem Weg vom Impulssatz zur Euler'schen Turbinengleichung und zum Biot-Savart'schen Gesetz.
    Gereicht hat es für eine 1,3 mit der ich sehr zu frieden bin.


    Zur Prüfungsvorbereitung habe ich mir die Vorlesungen nochmals angeschaut und die Aufzeichnungen um die mündlichen Kommentare ergänzt. Zudem habe ich alle Themen grob zusammengefasst und die wesentlichen Aussagen gelernt um zu allem irgendwas sagen zu können. Zudem habe ich das Vorstellungsthema aus Datenblättern und den Vorlesungsunterlagen erarbeitet und mir selbst gedacht, was für Fragen er stellen könnte.


    Ich hoffe ich konnte euch weiter helfen.


    Grüße


    Florian

    Ich habe etwa zwei Wochen gebraucht.


    Ein kleiner Nachtrag zu den Fragen:


    - Hydraulischer Widder: Er zeichnete eine Situation in der ein hydraulischer Widder genutzt wird. Also Unterwasser, der darunter liegende Widder und ein Oberwasser. Dann sollte ich zeigen, was zur Energieumsetzung beiträgt. Ich habe mit der Bernoulli-Gleichung (mit transientem Anteil!) begonnen. Dann frage er nach der Energiewandlung mit dem 1. Hauptsatz. Ps+Q=m punkt1*delta ht1+ m punkt2*delta ht2. Er wollte sehen, dass man weiß, dass dort keine Welle Energie in diesem System wandelt und das man hier Q streichen kann. Übrig bleiben die Massenströme und die Enthalpiedifferenz. Hierbei ist es wichtig zu wissen, dass mpunkt 1 nicht gleich mpunkt 2 ist, da ein Teil des Wassers aus dem Widder läuft um ein bestimmten ventil zu schließen.

    Ich hatte am selben Tag Prüfung, deshalb mache ich kein neues Thema auf.


    Mein Vortrag behandelte den hydraulischen Widder:
    Zuerst habe ich ihn grob skizziert (quasi identisch zur Vorlesung) und die Geschwindigkeitsverläufe in den Ventilen (die ja den Druckstoß auslösen/bzw. erklären) und den Druckverlauf über eine Periodendauer aufgetragen. Dann habe ich die beiden üblichen Formen der Berechung der erzielbaren Druckdifferenz mit ihren Einschränkungen aufgeschrieben (Joukowski-Stoß, Impulssatz), wobei er den Impulssatz lieber anders genannt haben wollte (Bernoulli-Gleichung mit instationärem Anteil). Außerdem habe ich die Analogie zur Elektotechnik (Aufwärtswandler) aufgezeigt. Mit dem Thema war er insgesamt glaube ich ganz zufrieden.


    Dazu sollte ich dann den ersten Hauptsatz aufschreiben und wie Florian schon schrieb, zeigen, dass keine Wellenleistung und keine Wärmeübertragung vorliegt. Außerdem sollten die Stellen [1] und [2] (vor und nach der Pumpe) in die Skizze eingetragen werden (befinden sich im Reservoir und im Hochbehälter).


    Zum Rest:
    - Drei Kennlinien aufzeigen, die bei einer Pumpe mitgeliefert werden. (Drosselkurve, Abreißkurve, Wirkungsgrad)
    - Die klassische Rasenbewässerung eines spanischen Golfplatzes (Stichwort Bohrlochgröße und Kavitation: schlanke Pumpe (z.B. Exzenterschneckenpumpe) notwendig da großes Bohrloch teuer und lieber den niedrigeren Volumenstrom in Kauf nehmen und dafür länger pumpen). Da gab's dann keine weitere Fragen dazu.
    - Was ist der wesentliche Unterschied zwischen Verdrängermaschinen und Turbomaschinen (Energieübertragung: Dralländerung (Turbomaschine), Thermostatische Zustandsänderung (Verdränger))
    - Einfache Verdrängermaschine zeichnen, p-V-Diagramm, wovon ist die Steigung der Kompression/Entspannung abhängig (Kompressibilität des Fluids und (wichtig!) Anlagennachgiebigkeit), wie sähe das Diagramm bei inkompressiblem Medium und starrer Anlage aus? Ventile nennen, wo sind die bei rotatorischen Verdrängermaschinen. Welche Verdängermaschinen mit gesteuerten Maschinen kennen Sie? Da wollte er "alle" hören... (6-7 aus der VL, es schadet aber nicht, noch mehr zu kennen)

    Ich hatte heute Prüfung, hänge mich einfach mal hinten dran.


    In meinem Vortrag habe ich den Magnus-Effekt mittels Potentialtheorie hergeleitet (grob, nicht die ganze Herleitung) und anschließend die MagnuswindTurbine erklärt und diese mit herkömmlichen Windturbinen verglichen.
    Prof Pelz wollte dann wissen, wie ich die Potentiale der Magnus Windturbine einschätze und hat anschließend sehr seine Ungunst darüber geäußert, dass es immernoch Forschung diesbezüglich (Magnus Turbine, Flettnerrotor) gibt, weil seiner Meingung nach durch die rotierenden Zylinder viel zu viel Aufwand (und Verschleiß) entstünde.
    Dann hat er gefragt, ob die Magnus Windturbine eine Wirbelflussmaschine ist. (Ja ist sie, die Schaufelbelastung ist ja über die Länge konstant).


    Dann ging es nahtlos in die eigentliche Prüfung über:
    Axialmaschine, welche Verluste gibt es? wie äußert sich der Spaltverlust im Psi,Phi Diagramm (in welche Richtung wird die Reale Kennlinie im Vergleich zur Eulerkennlinie, bei steigendem Spaltverlust, verschoben)? Wird der Spaltverlust größer oder kleiner bei sinkendem Massenstrom? Wie verändert sich die Wirbelstärke mit dem Massenstrom? (zu letzterem: mit steigendem Massenstrom wird der Anstellwinkel größer und damit die Wirbelstärke größer.


    Dann wollt er wissen, welche Stellmöglichkeiten man als Regelungstechniker in einer Turbomaschine hat. Und hat dazu gefragt, was man denn beim Lüfter am Auto als Kunde verstellen könnte. Ich kam nur auf die Drehzahl und nur mit viel Hilfe darauf, dass man auch ein Ventil schalten könne (den Lüfter zu/auf klappen).


    Zuletzt hat er eine Exzenterschneckenpumpe gezeichnet und wollte wissen, wie man konstruktiv das eingebaute Druckverhältnis verändern kann. (Ich meinte, dass die Maschine konisch zulaufen und so das Druckverhältnis steigern könne, was wohl richtig war) Worauf er hinaus wollte war, dass man die Steigung verringert und so den Druck erhöhen kann.


    Ich fand die Prüfungsatmosphäre sehr angenehm, es wirkte zwischendrin eher wie ein Plausch als eine Prüfung. Aber gleichzeitig fand ich es auch sehr verwirrend, weil tatsächlich gefühlt fast alles transfer war und man merkte, dass der Professor sich die Fragen selbst erst gerade ausdachte, weswegen sie manchmal nicht besonders präzise waren, dies wurde dann aber mit Neu- /Umformulierungen ausgebessert.
    Ich habe mich intensiv vorbereitet, habe aber das Bachelormodul nicht gehört (auf dem natürlich viel drauf aufbaut) und bin deswegen mit der Benotung (1,7) (relativ) zufrieden.

    Vortrag: Föttinger wandler, Kupplung, Bremse & Kennlinien


    Fragen: wo wird der wandler eingesetzt, wie funktioniert der Trilok wandler? Welche Maschine hat ähnliche Strömung(seitenkanalmaschine)?


    Allgemein: schematisch verdränger Maschine und pv Diagramm zeichnen, was für Ventile sind das (selbsttätig), was passiert bei gesteuerten Ventilen in Diagram zeichnen, verdränger mit gesteuerten Ventilen nennen (zahnradpumpe, Verbrennungsmotor etc), physikalisches Prinzip turbomaschine und Mammutpumpe nennen (dralländerung und Auftrieb), wo liegen die staupunkte beim anfahren bzw. stationären Betrieb am Tragflügel, wirbelsystem zeichnen an axialpumpe und Wirbel benennen, kann sich eine Zirkulation in Reibungsfreier Strömung ausbilden, warum induziert Nabenwirbel sekundärströmung an Spitzenwirbel (biot savart), bei welcher Maschine ist Zirkulation konstant (wirbelflussmaschine)


    Das wars, glaub ich, Notengebung wie bereits erwähnt sehr fair!