Untersuchung der Druckwellenmaschine für Kaltluftanlagen

In Kaltluftanlagen kommen hauptsächlich Radialverdichter und -turbinen zum Einsatz. Diese Arbeit untersucht die Möglichkeiten von Druckwellenmaschinen und entwickelt ein flexibles Simulationsprogramm für Kaltluftprozesse, das Module zur Berechnung von Radialverdichtern und -turbinen integriert. Diese Maschinen dienen als Referenz für den Vergleich mit Berechnungs- und Messergebnissen, die eine gute Übereinstimmung zeigen. Ein einfaches Verfahren zur Vorauslegung der Geometrie der Druckwellenmaschine wurde entwickelt, basierend auf den strömungsmechanischen Grundlagen des Prozesses. Zudem wurde ein erweitertes Simulationsprogramm erstellt, das die Strömung in Rotorzellen sowie in Ein- und Ausströmkanälen berücksichtigt. Die Verifikation der Berechnungsergebnisse erfolgt durch experimentelle Untersuchungen an einer Druckwellenmaschine zur Motoraufladung, die ebenfalls gute Übereinstimmungen aufweisen. Die erreichbaren Gütegrade wurden ermittelt, wobei für die betrachtete Anwendung isentrope Gütegrade von 0,80 für die Verdichtung und 0,85 für die Expansion resultierten. Die Ergebnisse wurden in einer simulierten Klimaanlage mit 5 kW Kälteleistung verwendet, um verschiedene Maschinenkonzepte zu vergleichen. Die Druckwellenmaschine in Kombination mit einem parallelgeschalteten Radialverdichter erzielte die besten Kälteleistungszahlen, was Vorteile bei geringen Kälteleistungen zeigt. Bei höheren Leistungen sind Strömungsmaschinen je