Auslegung einer Radialpumpe zur Förderung des Kältemittels R123: Berechnung und Entwurf einer n-stufigen Radialpumpe (PDF)

In der vorliegenden Studie wird eine n-stufige Kreiselpumpe für die Förderung von Kältemittel R-123 ausgelegt. Die Pumpe soll im Bereich 0,15 bar bis 28 bar und im ORC-Prozess (Organic Rankie Cycle) eingesetzt werden. Für die Auslegung der Pumpe sind folgende Ausgangspunkte vorgegeben: Die Eintrittstemperatur liegt auf der Siedelinie und der Austrittsdruck des Kältemittels. Zusätzlich ist der isentrope Wirkungsgrad der Pumpe gegeben. Bei den Berechnungen wird von einem idealen Fluid ausgegangen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der thermodynamischen Auslegung der Pumpe hinsichtlich Laufrad, Anzahl der Laufräder, Schaufelzahl und Schaufelform.
Vor den Berechnungen und der Auslegung der Radialpumpe wird kurz auf den Aufbau und die Funktion der Kreiselpumpe sowie ihre verschiedenen Ausführungen eingegangen. Anschließend wird das Kühlmittel R-123 in seinen Eigenschaften und dem Anwendungsbereich erklärt. Nach der theoretischen Einführung in die Materie wird die Anzahl der Stufen berechnet. Dafür wird die Eintritts- und Austrittstemperatur der Kühlmittel zeichnerisch über ein log p(h)-Diagramm ermittelt und zur Kontrolle rechnerisch mit den entsprechenden Formeln aus der Literatur berechnet. Neben der ermittelten Temperaturdifferenz soll die Druckdifferenz ermittelt werden. Über den Druckunterschied wird die Anzahl der Laufräder zuerst geschätzt und schließlich mit der entsprechenden Formel berechnet.