Labor für Wärme- und Strömungstechnik (LWS)

• Gasturbinenprüfstand für Modellturbinen (Jouleprozess, Messdatenerfassung)

• Flachwasserkanal (2-D Modellbetrachtung, Ähnlichkeitsgesetze)

• Kältemaschine (Clausius-Rankine-Kreisprozess (linksläufig), feuchte Luft)

• Gebläseprüfstand (Gebläsekennlinie, Volumenstrommessung)

• Stirlingmotor (Stirling Kreisprozess)

• Einspritzpumpenprüfstand

• Überschallkanal (Überkritische Strömung, Mach’scher Kegel)

• Schlierenoptik zur Sichtbarmachung von Dichteunterschieden (Geschwindigkeit, Temperatur, versch. gasförmiger Medien)

• Schallschutzkabine
   

  Messgeräte

   

  Es stehen unterschiedliche Messsysteme und Verfahren zur Verfügung, die hier auszugsweise genannt werden:

   

• Druck (-1 bis 2500 bar)

• Temperatur mit Thermoelementen, Strahlungspyrometer, Wärmebildkamera

• Geschwindigkeitsmessung Luft (0,1 bis 40 m/s)

• Volumenstrom Wasser (7,5 bis 1150 l/min)

• Massenstrom Luft (3 bis 1000 kg/h)

• Feuchte (0 bis 100% relative Feuchte)

• Partikelgrößenmessung (1 bis 400 µm)

• Oberflächenspannung von Flüssigkeiten

• Schwingungsmessung mit Beschleunigungsaufnehmern (1- und 3-dimensional, bis 500g)

• Schallintensitätsmessung, Schallleistung

• Messdatenerfassung und Verarbeitung mit LabView von National Instruments

• Dynamischer Signalanalysator für schnelle Vorgänge

   Modelltechnik, Visualisierung

• Kleiner Flachwasserkanal (Messtisch 500 x 700 mm)

• Großer Flachwasserkanal (Messtisch 1600 x 2000 mm)

• Kleiner Windkanal (Querschnitt 330 x 330 mm (450 x 450), 30 m/s)

• Großer Windkanal (Messquerschnitt Ø 700 mm, 60 m/s)

• Rauchgenerator

• Schlierenoptik, Interferometer

(Objektgröße bis 25 cm) zur Sichtbarmachung von Dichteunterschieden

• Wärmebildkamera

• Strömungssimulation CFD
  
  Simulation

• Sichtbarmachung

Zur Vertiefung der Vorlesungen Wärmelehre, Strömungsmaschinen und Messtechnik werden folgende praktische Laborübungen angeboten: 

• Labor Wärmelehre

  • Kältemaschine
    Messung eines linksläufigen Clausius-Rankin-Prozesses
    Auswertung und graphische Darstellung des Prozesses

  • Feuchte Luft
    Zustandänderung Feuchte Luft
    h-x-Diagramm
    Psychrometer (Messung der relativen Feuchte)

  • Stirling Motor
    Erfassung der Zustandspunkte
    Auswertung und graphische Darstellung des Prozesses

  • Dampfkraftprozess

• Labor Strömungsmaschinen

  • Flachwasserkanal
    Übertragbarkeit von strömungstechnischen Analogien anhand der Ähnlichkeitsgesetze und Kennzahlen in der Fluidtechnik
    Strömungssichtbarmachung an Modellen

  • Gebläseprüfstand
    Berechnung der Maschinendaten aus den Messwerten
    Ermittlung einer Gebläsekennlinie bei verschiedenen Drehzahlen
    Bestimmung des Wirkungsgrades und graphische Darstellung

  • Gasturbine
    Messungen verschiedener Parameter und Betriebsgrößen an einer Gasturbine für Flugmodelle
    Auswertung der Messdaten und Berechnung der Charakteristika des Kreisprozesses

  • Überschallkanal
    Demonstration einer Überschallströmung
    Sichtbarmachung eines Überschallstoßes (Mach’scher Kegel) mit einem Interferometer

• Labor Messtechnik

  • Temperaturversuch
    Kennenlernen von Temperatursensoren unterschiedlicher Messprinzipien und Bauarten, sowie der Umgang mit Messdatenerfassungerät und -software.
    Handschriftliche Auswertung der aufgenommenen Messdaten zur Vertiefung des Verständnisses.

  • Druckmessung
    Anschluss, Einstellung und Umgang mit einer Messkette bestehend aus Messverstärker und Drucksensor.
    Kalibrierung eines Drucksensors.
    Umgang und Übung mit einem Speicheroszilloskop.
    Untersuchung des dynamischen Verhaltens eines Drucksensors bei einem Drucksprung.

  • Durchflussmessung
    Bestimmung der Messgrößen an einer Venturidüse und Berechnung von Volumen- und Massenstrom.
    Kalibrierung eines Heizdraht-Luftmassenmessers an einem Gebläseprüfstand.
    Auswertung.

  • Durchflusswiderstand und Auswertung von Messdaten
    Bestimmung des Durchflusswiderstandes von Druckluftschläuchen verschiedenen Durchmessers.
    Best-Fit-Approximation der Messkurve.

  • Messmittelfähigkeitsuntersuchung 
    Beispielhafte Untersuchung der Messmittelfähigkeit anhand eines Messschiebers.

  • Elektronische Waage
    Arduino Programmierung und Kalibrierung eines Biegebalkens.

Die Ausstattung und Erfahrung des LWS hat zu zahlreichen Kontakten in den verschiedensten Industriezweigen geführt. Die Aktivitäten liegen naturgemäß auf dem Gebiet der Mess-, Wärme- und Strömungstechnik, beschränken sich aber nicht nur auf den klassischen Maschinenbau.

So wurden z.B. in der Vergangenheit auch Projekte mit medizintechnischem Hintergrund bearbeitet.

Die wissenschaftlichen Untersuchungen werden, entsprechend dem Umfang, durch ein oder mehrere Projektgruppen bearbeitet und von den Fachprofessoren und Mitarbeitern des Labors betreut.

Nachfolgend sind auszugsweise Projektbeispiele genannt:

Bei dem Großprojekt des Institutes für Angewandte Forschung wird ein Segelflugzeug des Typs Apis 2 mit einem Strahltriebwerk ausgerüstet werden. Anstelle des vorhandenen Klapptriebwerkes mit Luftschraube wird ein Strahltriebwerk eingesetzt und dient als Heimkehrhilfe - der Ultraleichtsegler ist nicht eigenstartfähig.
Experimente und Messungen zu den Einzelprojekten wurden im LWS durchgeführt.

Stimmprothesen

Bei Patienten mit ganz oder teilweiser Kehlkopfresektion werden Stimmprothesen (kleine Ventilklappen) zwischen Speise- und Luftröhre eingesetzt um dem Patienten ein Sprechen nach solcher Operration zu ermöglichen.
Für die Qualifizierung dieser Membranventile sind Messdaten erforderlich.
In Studentenprojekten wurde eine Versuchsanordnung zur Messung der Druck-Volumenstrom-Kennlinie, des Öffnungsdruckes und der Langzeitstabilität verschiedener Stimmprothesen entwickelt und Messungen dazu durchgeführt.

Vor dem Hintergrund der europäischen Richtlinie 2002/44/EG (Physical Agents Directive Vibration) werden gegenwärtig die relevanten Vibrationsmessnormen in den Standards für handgeführte Elektrowerkzeuge EN 60745-1 und EN 60745-2-x überarbeitet.
Gegenstand des F&E-Vorhabens war die Durchführung von Vibrationsmessungen an handgeführten Elektrowerkzeugen, um Einflussfaktoren wie z.B. die Position und die Anzahl der Messaufnehmer, Praxismessungen, Verschleiß der Elektrowerkzeuge, etc. zu ermitteln.
Ziel dieser Untersuchungen ist nicht der direkte Vergleich von Maschinen unterschiedlicher Hersteller, sondern die Verbesserung des Messverfahrens und die Erlangung vertiefender Erkenntnisse über die messtechnischen Zusammenhänge.

Brennstoffzellenbatterie