Kollabierendes Schubrohr bei EDF?

[RamsesCH]

Guten Abend

Hatte heute eine interessante Diskussion mit einem Kollegen der „heissen“ Föhne :-)

Bei den Turbinen Schubrohren besteht ja die Gefahr bei einwandigen Schubrohren dass durch falsche Positionierung und den Venturyeffekt das Schubrohr kollabieren kann.
Bei den EDF Schubrohren war ich bisher der Meinung, dass dieses nicht möglich ist, weil durch den direkten Anschluss an den Impeller immer ein Überdruck darin herrscht.
Nun brachte mein Kollege den Einwand, insbesondere bei sehr dünnem Schubrohrmaterial (0,2-0,3mm) und grossen Impellern (ab 90 mm) die Möglichkeit ebenfalls bestünde, weil der Laminare Strömungwiderstand der Luft an der Schubrohrwand, die Luftströmung dort so stark verlangsamen kann, dass die auch zu einem Unterdruck führen kann, (ähnlich Venturieffekt) der das Schubrohr kollabieren lassen könnt.

Die Aussage überzeugt mich zwar nicht, aber der Ansatz ist interessant genug um darüber nachzudenken. Ich bin nicht der Strömungsdynamiker , und sonst habe ich nichts richtiges zum Thema gefunden.
Vielleicht weiss ja von Euch jemand was genaueres dazu und/oder kennt einen passenden Link.

Die Frage tauchte übrigens auf, weil er einen grossen Starfighter von einer 250 Turbine auf Impeller umrüsten will und das Schiubroht etwa 1.20 m lang sein wird

Danke fürs nachdenken.

Gruss Rainer

 

[max-1969]

Ich bin kein Strömungstechniker und kenne mich in der Materie nicht aus, aber ich fliege seit einigen Jahren 120mm und 90mm EDF Jets (mittlerweile 6 verschiedene) und alle sind mit einem Schubrohr mit 0.2mm Wandstärke ausgeführt. Ich hatte nur ein einziges Mal ein Problem, weil ich den Schubrohranschluß falsch gemacht habe (nicht über den Impellermantel drüber gestülpt, das war Eigenverschulden)
Sonst noch nie ein Problem. Was man gegenüber Schubrohren für Turbinen nicht vergessen darf ist der Umstand, dass Schubrohre sich in der Regel im Verlauf ja verjüngen und schon alleine dadurch mehr Druck nach aussen zustande kommt.
Viele Impeller funktionieren auch nur gut, wenn sie durch das Schubrohr einen gewissen "Gegendruck" bekommen, also dass da Unterdruck entstehen soll kann ich mir nicht wirklich vorstellen.

Also aus meiner Sicht halte ich die Sorge für unbegründet, kann es aber nicht strömungstechnisch untermauern.

Aber interessanter Thread ... bin gespannt was da noch kommt.

 

[LarsBraun]

Also rein faktisch implodiert ein Schubrohr ja nur bei drei Möglichkeiten:
- Unterdruck an einer Stelle. Der kann nur auftreten wenn sich der Volumenstrom an einer Stelle stark abkühlt. -> relativer Unterdruck im Vgl. zu den anderen stellen. Aber kein absoluter Unterdruck gegenüber außen.
- Unterdruck durch Venturi. Dazu muss durch deutliche Erwärmung die Strahlgeschwindigkeit stark zunehmen. -> Unterdruck gegenüber außen. Da ein Impeller aber keine thermischen Effekte hat scheidet das hier aus.
- turbulente statt laminarer Strömung. Verwirbelt irgendwo die Strömung, dann können Kräfte in jeglicher auftreten. Sowohl bei Biene als auch beim Impeller.

Mehr fällt mir nach dem Aufstehen momentan nicht ein.

 

[eifeljeti]

Der Herr Venturi kommt erst nach den Effekten des Herrn Bernoulli ins Spiel, bzw. resultiert daraus ..

 

[Antares]

Guten Abend

Hatte heute eine interessante Diskussion mit einem Kollegen der „heissen“ Föhne :-)
...
Bei den EDF Schubrohren war ich bisher der Meinung, dass dieses nicht möglich ist, weil durch den direkten Anschluss an den Impeller immer ein Überdruck darin herrscht.
...
Danke fürs nachdenken.

Gruss Rainer

Hallo Rainer,
Die Antwort hast du dir selbst gegeben..
Wobei die Geometrien ausschlaggebend für die strömungstechnischen Vorgänge sind:
ist das Schubrohr eine Düse, d.h. verengt sich der Querschnitt zum Luftaustritt, wird die Luftmasse beschleunigt und es entsteht ein Überdruck (lässt sich mit Bernoulli und Kontisatz berechnen), dabei kann! keine nennenswerte Grenzschicht an der Wandung entstehen.
Sollte das Schubrohr seinen Querschnitt erweitern, wird es zum Diffusor und dann entsteht sehr wohl an der Wandung eine Grenzschicht (abhängig vom Diffusorwinkel). Das sollte dein Kollege vermeiden, und alles wird gut.

LG, Harald

 

[RamsesCH]

Liebe Kollegen

Herzlichen Dank für‘s Nachdenken und die Antworten. Ich denke, damit können wir einiges anfangen.

Gruss Rainer

 

[b.zumstein]

Hallo zusammen

Vielen Dank für die interessanten Beiträge. Meine Frage ist nun folgende:

Laut Bernoulli sinkt der Druck in einem sich verjüngenden Zylinder, weil sich die Strömungsgeschwindigkeit erhöhen muss! Das würde bedeuten, dass sich der Druck im Schubrohr vom zylindrischen Teil zum sich verjüngenden Teil hin senkt. Die Frage dabei ist, ob dies auch gegenüber dem Umgebungsdruck gilt, oder ob das nur relativ zum Druck im zylindrischen Teil gilt? Das wiederum würde bedeuten, im Schubrohr herrscht gegenüber dem Umgebungsdruck ein Überdruck, welcher sich im verjüngenden Teil relativ zum zylindrischen Teil senkt, aber immer noch höher ist als der Umgebungsdruck.

Ein wenig kompliziert, aber sehr interessant. Seht Ihr das auch so oder liege ich da völlig falsch?

Ein Kollege von mir hat mal einen Jet verloren, weil das Schubrohr wegen des dort herrschenden Unterdrucks der Turbine (heisser Fön) kollabierte und die ganzen Abgase unkontrolliert im Rumpf sämtliche Kabel verbrannt hat. Der Schub fehlte natürlich auch. Quintessenz Modell hatte Totalschaden.

Vielen Dank für weitere Meldungen.

PS: Ich bin der Auslöser dieser Treads von Rainer.

Gruss Beat

 

[Koziol]

… d.h. verengt sich der Querschnitt zum Luftaustritt, wird die Luftmasse beschleunigt und es entsteht ein Überdruck …

Bei beschleunigter Strömung sinkt der Druck!

 

[oberleutnant]

Nach Bernouli und der Praxis kann sich selbstverständlich das Schubrohr auch an einem direkt angebauten (kalten) Impeller nach innen verformen, sofern das Material zu schwach ist. Die obere Grafik von @b.zumstein belegt ja, den statischen Unterdruck im Rohr, wenn die Strömungsgeschwindigkeit zunimmt. Es kommt dabei auf keine Außenströmung an, da hier nur der statische Druck auf das Rohr wirkt. Unsere Flugzeuge fliegen auch nur wegen dieses Effektes, nennt man dann Auftrieb.

Man kann dies mit einem kleinem Versuch im Büro sofort selber testen. Lege ein an der Oberseite eingerolltes Stück Zettel um einen Bleistift und puste diesen auf der Seite an. Der Zettel bewegt sich in die Seite, auf der man pustet, also hin zur Strömung. Da ist der statische Druck geringer als der Umgebungsdruck. Es bedarf dazu keines Profils! Gleiches gilt im Schubrohr. Mache es aus Papier und blase durch, kann es sich nach innen verformen, was allerdings noch durch die kreisförmigen Kräfte verhindert wird, solange ein richtiger Kreiszylinder vorliegt, der die Kräfte aufnimmt. Bricht diese Kreiszylinderform zusammen, kollabiert das Rohr nach innen durch den höheren Außendruck. Allerdings treten beim Impeller meist nicht diese Strömungsgeschwindigkeiten wie bei der Turbine auf. Daher kann man das praktisch vernachlässigen.