Christian Schänzle

Dipl.-Ing. Christian Schänzle

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Forschungsthema: Ähnlichkeitsbeziehungen von Verdrängerpumpen

Vor dem Hintergrund einer zukünftigen gesetzlichen Effizienzbewertung von Verdrängerpumpen sehen sich deren Hersteller mit zwei wesentlichen Herausforderungen konfrontiert: Erstens ist für eine energetische Bewertung eine physikalisch-basierte und validierte Wirkungsgradmodellierung notwendig, die anhand von wenigen Kenngrößen das Betriebsverhalten abbilden kann. Zweitens müssen diese Kenngrößen typenunabhängig sein, um verschiedene Verdrängerpumpentypen miteinander vergleichen zu können. In diesem Zusammenhang wurde am Institut für Fluidsystemtechnik ein typenunabhängiges Wirkungsgradmodell von Verdrängerpumpen entwickelt, dass deren Wirkungsgradverhalten anhand der folgenden vier dimensionslosen Kennzahlen beschriebt:

Spezifischer Druck Δp+, Reynoldszahl Re, spezifische Kompressibilität κ+ und relativer Spalt ψ.

Abbildung 1 zeigt hierzu den Wirkungsgradverlauf von zwei Verdrängerpumpen anhand von Muschelkurven. Drei Betriebspunkte, jeweils definiert über Förderdruck, Volumenstrom und Mediumseigenschaften, sind zudem anhand von weiteren Isolinien dargestellt werden. Diese Isolinien ergeben sich aus der möglichen Variation von Verdrängervolumen und Drehzahl. Als wichtiges Ergebniss wird ersichtlich, dass für verschiedene Betriebspunkte unterschiedliche Verdrängerpumpen energetisch vorteilhaft sind.

Abbildung 1: Energetischer Vergleich zweier unterschiedlicher Verdrängerpumpentypen.
Abbildung 1: Energetischer Vergleich zweier unterschiedlicher Verdrängerpumpentypen.

Ziel der weiteren Forschung ist die Validierung des bestehenden typenunabhängigen Wirkungsgradmodells. Anknüpfend an die bisher erreichten Ergebnisse stellen sich zudem die folgenden Forschungsfragen:

(i) Kann der relative Spalt ψ in Abhängigkeit des Verdrängervolumens für Verdrängerpumpen skaliert werden?

(ii) Wie groß ist die Modellunsicherheit des Wirkungsgradmodells?

(iii) Wie groß ist der Einfluss von Fertigungsunsicherheiten auf den Wirkungsgrad und können diese durch den relativen Spalt ψ im Modell abgebildet werden?

Zur Beantwortung dieser Forschungsfragen werden präzise Kennlinienmessungen an unterschiedlichen Maschinentypen bei jeweils verschiedenen Maschinengrößen, d.h. Verdrängervolumina, durchgeführt. Weiterhin besteht die Notwendigkeit die Messungen bei verschiedenen Fördermedien mit unterschiedlichen Viskositäten durchzuführen. Auf diese Weise werden die Pumpen in einem großen Betriebsbereich untersucht werden, was für die Validierung des Wirkungsgradmodells notwendig ist. Ferner werden Kennlinienmessungen von baugleichen Maschinen durchgeführt, um den Einfluss von Fertigungsunsicherheiten zu untersuchen.

Publikationen

Gruppiere nach: Datum | Typ des Eintrags | Keine Gruppierung
Springe zu: 2017 | 2016 | 2015
Anzahl der Einträge: 7.

2017

Schänzle, Christian ; Dietrich, Ingo ; Corneli, T. ; Pelz, P. F. :
Controlling Uncertainty in Hydraulic Drive Systems by means of a Soft Sensor Network.
[Online-Edition: http://wl.fst.tu-darmstadt.de/wl/publications/paper_1601026_...]
In: Sensors and Instrumentation, Proceedings of the 35th IMAC (Volume 5)
[Artikel], (2017)

Pelz, P. F. ; Groß, T. ; Schänzle, Christian :
Hydrospeicher mit Sorbentien - Verhalten, Modellierung und Diskussion.
[Online-Edition: http://wl.fst.tu-darmstadt.de/wl/publications/paper_170116_H...]
In: O+P – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2 pp. 42-49.
[Artikel], (2017)

2016

Schänzle, Christian ; Ludwig, G. ; Pelz, P. F. :
ERP Positive Displacement Pumps – Physically Based Approach Towards an Application-Related Efficiency Guideline.
[Online-Edition: http://wl.fst.tu-darmstadt.de/wl/publications/paper_160607_I...]
In: 3rd International Rotating Equipment Conference (IREC) Pumps, Compressors and Vacuum Technology 2016, Duesseldorf, Germany
[Artikel], (2016)

Pelz, P. F. ; Schänzle, Christian ; Corneli, T. :
Ähnlichkeitsbeziehungen bei Verdrängermaschinen- eine einheitliche Wirkungsgradmodellierung.
[Online-Edition: http://wl.fst.tu-darmstadt.de/wl/publications/paper_151229_A...]
In: O+P – Ölhydraulik und Pneumatik, 60 (1-2) pp. 104-113.
[Artikel], (2016)

2015

Altherr, Lena C. ; Ederer, Thorsten ; Schänzle, Christian ; Lorenz, Ulf ; Pelz, P. F. :
Algorithmic System Design Using Scaling and Affinity Laws [accepted].
In: Operations Research Proceedings 2015: Selected Papers of the International Conference on Operations Research
[Artikel], (2015)

Schänzle, Christian ; Altherr, Lena C. ; Ederer, Thorsten ; Pelz, P. F. :
TOR – Towards the Energetically Optimal Ventilation System.
[Online-Edition: http://wl.fst.tu-darmstadt.de/wl/publications/abstract_14121...]
In: EST 2015, 19-21 Mai 2015, Karlsruhe.
[Konferenz- oder Workshop-Beitrag], (2015)

Schänzle, Christian ; Altherr, Lena C. ; Ederer, Thorsten ; Lorenz, U. ; Pelz, P. F. :
As Good As It Can Be - Ventilation System Design By A Combined Scaling And Discrete Optimization Method.
[Online-Edition: http://wl.fst.tu-darmstadt.de/wl/publications/paper_150420_T...]
In: Proceedings of FAN 2015, Lyon (France), 15 – 17 April 2015
[Artikel], (2015)

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