004_Pflichtenheft_Rahmenvertrag_GTPrüfstände.pdf

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Deutsches Zentrum Konstruktion und Fertigung von für Luft und Raumfahrt e.V. DLR, Institut für Hardware für atmosphärische und Verbrennungstechnik D-70569 Stuttgart bedruckte Gasturbinenprüfstände

PFLICHTENHEFT

Inhaltsübersicht

1 Veranlassung, Ziel und Zweck ........................................................................................................... 2 2 Versuchsträger und Prüfstände .......................................................................................................... 2 2.1 Termine .......................................................................................................................................... 2 2.2 Kosten............................................................................................................................................. 2 2.3 Mini ATM und ATM F400 Prüfstand ............................................................................................. 2 2.4 ATM F1000 Prüfstand ................................................................................................................... 3 2.5 C30-ATM Prüfstand ...................................................................................................................... 4 2.6 MGT-System .................................................................................................................................. 4 2.7 T100 Prüfstand ............................................................................................................................... 4 2.8 M250 Prüfstand .............................................................................................................................. 4 2.9 Instrumentierung ............................................................................................................................ 4 2.10 Sichtfenster ..................................................................................................................................... 5 2.11 Weitere Informationen ................................................................................................................... 5 Verbrennungsluft ................................................................................................................................... 5 Brennstoff............................................................................................................................................... 5 Thermische Flammenleistung ................................................................................................................ 5 Flammentemperatur ............................................................................................................................... 5 3 Lieferumfang ...................................................................................................................................... 6 3.1 Brennkammer ................................................................................................................................. 6 3.2 Versuchsträger ............................................................................................................................... 6 3.3 Dokumente ..................................................................................................................................... 6

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PFLICHTENHEFT

P = Pflicht W = Wunsch I = Information

1 Veranlassung, Ziel und Zweck I - Konstruktion und Fertigung von Hardware (insbesondere Brennkammern) für atmosphärische und bedruckte Gasturbinenprüfstände

2 Versuchsträger und Prüfstände

2.1 Termine W - Konzeptphase abgeschlossen W - Detailierungsphase (Beginn) W - Beschaffung P - Lieferung

2.2 Kosten P - Konzeptstudie P - Engineering für Detailphase und Beschaffung P - Zugekaufte Komponenten P - Richtpreise für die Herstellung des Versuchsträgers P - Montage und Inbetriebsetzung P - Summe

P 2.3 Mini ATM und ATM F400 Prüfstand P < 1.1 bar max I - atmosphärische Verbrennungsprüfstände T = 750 °C max, Luft T = 1100 °C max, Gemisch

P - Flammrohr I o Material: Quarzglas oder hochwarmfeste Edelstähle D : 140 mm max wie z.B. Haynes 230 L : 460 mm max

P - Brennerkopf: I o Material: hochwarmfeste Edelstähle wie z.B. 253 MA, D max : 140 mm Hastelloy X, 2.4668

W - Peripherie

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P = Pflicht W = Wunsch I = Information

P 2.4 ATM F1000 Prüfstand p < 1.1 bar max I - wird als Referenzprüfstand näher beschrieben. Beinhaltet die P max, Prüfstand < 220 kW größte Brennkammer und sollte somit zur Abschätzung der P < 1100 kW max, GasTurbine notwendigen Maschinengrößen nutzbar sein. Genaue T = 750 °C max, Luft Geometrien im .stp file nach dem NDA T = 1100 °C max, Gemisch F1000.stp P 2.4.1 Brennkammergehäuse I - Flanschdurchmesser (prüfstandseitig) D = 450 mm Flansch I - Montage am Prüfstand mit 12 Schrauben M20 D = 400 mm Lochkreis

• Flanschdurchmesser (Brennerkopf) I D = 395 mm
• Montage mit 12 Schrauben M20 Flansch I D = 350 mm Lochkreis L = 430 mm Brennkammer

W - Dichtungen: I o Brennkammergehäuse zu Prüfstand Metall-C-Ring I o Brennkammergehäuse zu Brennerkopf Keramische Flachdichtung:

W - Instrumentierungen I o Thermoelemente I o Druckmessstellen I o Rohrleitungen für Druckdifferenzmessung I o Seedingrohr (für Luft mit Partikeln)

P 2.4.2 Brennerkopf + Glocke D < 395 mm I - Anschlussflansch zu Brennkammergehäuse Flansch D < 350 mm I - Montage mit 12 Schrauben M20 Lochkreis I - Brennerglocke Montage mit 6 Schrauben am Brennerkopf I - Anschluss der Brennstoffzufuhr (2-stufig) über: I o 20 Anschlussrohre (Hauptstufe) I o 1 Anschlussrohr (Pilotstufe) I - Geometrie Brennerglocke und -kopf mit leichten Variationen je nach Düsenkonzept

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P = Pflicht W = Wunsch I = Information

P 2.4.3 Flammrohr I - Basisdurchmesser D < 225 mm Flammrohr I - Gesamtlänge L < 405 mm Flammrohr

I - Aus hochwarmfestem Stahl oder Quarzglas (für optische Untersuchungen) I - Teilweise additiv, teilweise konventionell gefertigt I - Mischluftbohrungen enthalten (bis zu 20) I - Optional weitere Mischluftbohrungsblenden (mit D < 225 mm Blende verschiedenen Mischluftbohrungsdurchmessern) B = 30 mm Blende

P 2.5 C30-ATM Prüfstand p < 1.1 bar max P < 50 kW max T = 800 °C max, Luft T = 1100 °C max, Gemisch

P 2.6 MGT-System I - Bedruckter Gasturbinenprüfstand p < 3 bar max P < 15 kW max T = 800 °C max, Luft T = 1100 °C max, Gemisch P - Brennkammer I o Inkl. Flammrohr, Gehäuse, Brennstoffplenum D : 250 mm max I o Material: hochwarmfester Stahl z.B. 1.4876, 2.4668 L : 310 mm max I o Konventionelle und additive Fertigung

W - Peripherie

P 2.7 T100 Prüfstand p < 4.5 bar I - F400 Brennkammer (siehe 2.3Mini ATM und ATM F400 max P < 350 kW Prüfstand) max T = 650 °C max, Luft T = 950 °C max, Gemisch P 2.8 M250 Prüfstand p < 7.5 bar I - Bedruckter Gasturbinenprüfstand max P < 1500 kW W - Peripherie max T = 800 °C max, Luft T = 1100 °C W 2.9 Instrumentierung max, Gemisch I - Abhängig vom Prüfstand – zumeist über Brennkammergehäuse oder Brennerkopf I - Flammenüberwachung

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P = Pflicht W = Wunsch I = Information

P - Druckmessungen I o Plenum I o Brennkammergehäuse Durch Thermoelemente I o Druckdifferenz über Gesamtbrenner oder optisch I o Peripherie

P - Temperaturmessungen I o Verbrennungslufttemperatur vor der Brennkammer I o Brenner (Material) mehrere I o Brennkammer (Material) mehrere I o Abgasdüse (Material) mehrere 2 Stellen

W 2.10 Sichtfenster I - Material Quarzglas I - min. Güteklasse für Laser Applikation Optische Qualität I - Größe (abhängig von Brennkammer) D < 235 mm max I - Max. Oberflächentemperatur für optische Transparenz 800°C

2.11 Weitere Informationen Verbrennungsluft I - Max. Massenstrom Gesamtverbrennungsluft < 1600 g/s I - Max. Temperatur am Brennereintritt < 800 °C I - Max. Druck in Brennerkammer < 7.5 bar

Brennstoff I - Massenstrom Erdgas 0 - 6 g/s I - Massenstrom H 0 - 2 g/s 2 I - Massenstrom Kerosin 0 – 34,5 g/s I - Luft-Brennstoff-Verhältnis λ 0.5 - 7

Thermische Flammenleistung I - max. Betriebsdauer Je nach Einsatz: von <100h bis ca. 10.000h Flammentemperatur I - Adiabate Flammentemperatur 1700 bis 2400 K

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