Plattenfilmkühlkanal (PFKK)
Der Plattenfilmkühlkanal ist ein aus Plexiglas bestehender Rechteckkanal zur Untersuchung der gegenseitigen Beeinflussung von interner Kühlung und Filmkühlung in Turbinenschaufeln.
Ein mit Rippen bestückter interner Kühlkanal ist dabei über 10 Filmkühlbohrungen mit einem die Heißgasseite repräsentierenden Absaugplenum verbunden.
Im Kühlkanal sind Variationen der axialen und lateralen Positionen der Filmlöcher in den Rippensegmenten möglich sowie die Untersuchung verschiedener Rippenformen. Zudem ist die Kühlluft-Reynoldszahl zwischen 10000 und 60000 regelbar und das Suction Ratio von 0 bis 7.
Die geometrischen Daten des Kühlkanals orientieren sich an einem maschinentypischen Kühlkanal.
Geometrische Daten Kühlkanal
| Aspect-Ratio: | W/H | = | 2:1 |
| Bohrungslänge zu Lochdurchmesser: | L/D | = | 7 |
| Rippenhöhe zu Lochdurchmesser: | e/D | = | 1,5 |
| Rippenteilung zu Rippenhöhe: | PR/e | = | 10 |
| Inklinationswinkel der Filmbohrung | α B | = | 35° |
| Breite des Kühlkanals | W | = | 144mm |
| Höhe des Kühlkanals | H | = | 72mm |
| Länge der Filmkühlbohrung | L | = | 35mm |
| Durchmesser der Filmkühlbohrung | D | = | 5mm |
| Rippenhöhe | e | = | 7,5mm |
| Rippenteilung | Pr | = | 75mm |
Variationen von Rippenform und Filmlochposition im Rippensegment (axial, lateral) des Kühlkanals
Der Kühlluftkanal wird über das hauseigene Druckluftsystem mit Luft versorgt. Über das in der existierenden Zulaufstrecke befindliche Druckstellventil wird im Kühlsystem der Massendurchsatz und damit die Kühlkanal-Reynoldszahl variiert. Mit Hilfe des stromab positionierten Ventils lässt sich dann das Druckniveau im Kühlkanal einstellen. Am Austritt der Filmlöcher ist ein Absaugplenum angeordnet. Dies ist mit einem Gebläse und einem Druckstellventil verbunden, worüber ein definiertes Druckverhältnis über die Löcher hergestellt werden kann. Durch Variation des Plenumsdruckes lassen
sich dann unabhängig von der Kanalströmung verschiedene Massenstrom- bzw. Saugverhältnisse SR für die Filmbohrungen einstellen. Durch Anordnung von Messblenden nach dem Absaugplenum lässt sich der Absaugmassenstrom bestimmen.
Zur Bestimmung des Wärmeübergangs kommt die transiente Flüssigkristallmesstechnik zur Anwendung. Für die Ermittlung des Strömungsfeldes wird das lehrstuhleigene PIV-System verwendet.
