Aufbau einer Strömungsheizung für Windkanäle zur Erzeugung periodischer Temperaturtransienten

Kurzfassung

Der Wärmeübergang soll aus dem Verlauf der Oberflächentemperatur an den Turbinenschaufelprofilen bestimmt werden. Dies geschieht unter Annahme ei-nes stufenförmig einsetzenden Temperaturanstiegs der Strömung. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Realisierung und Umsetzung, eine Strömungsheizung zu entwickeln, die die Strömung in einem Windkanal nahezu stufenförmig auf-heizen kann. Nach neueren mathematischen Erkenntnissen zur Bestimmung eines Wärme-übergangs ist es jedoch ebenfalls möglich, den Temperaturanstieg langsamer, in Anlehnung an eine e-Funktion zu realisieren. In Anbetracht dieser Tatsache kann die Heizung auch eine flacher ansteigende Temperaturkurve liefern. Für Versuche mit Strömung wurde ein Gebläse (wieder) in Betrieb genommen und die Strömungsdaten bestimmt. Die elektrische Heizung des Fluids wurde sowohl am Drehstromnetz als auch mit einem Gleichstromtrafo als Spannungs-versorgung getestet. Wegen der größeren Heizleistung wurde die Gleichstrom-variante umgesetzt. Zur Erzeugung von definierten Temperatursprüngen wurde eine geeignete Treiberschaltung für das verwendete IGBT entworfen sowie ein Steuer- und Regelkreis zur Variation der Heizleistung aufgebaut.