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Drehzahl einer durchgehenden Pelton-Turbine


CC-BY-NC-SA 3.0

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wirgucken uns eine KeltenWasserturbinean wir habeneine FallhöheSchablonenhaarehaben eine Fallhöhe von sieben hundert MeterneinenDurchmesserdes Rats vonzwei Komma fünf MeternundFragewas ist die Drehzahl wenn diese Turbine durchgehtwill sagensich keine Last drauf gemeint ist das Kabel vom Generator gestolpert sozusagenetwas ungeschickt genaudamit meine ich unbelastetwelche Drehzahlerreichtwie viel Umdrehungen pro Minute sollte zusagt wie viel Umdrehungen pro Minutebittet Turbine dann erreichenerst mal die Geschwindigkeit von dem Wasserstrahlwasserweltsieben hundert MeterFallhöhejetzt für dich unten die Geschwindigkeitvon dem Wasser wissenKomma dass sich Frau Wasserist das hier nichtganz so diffus wird die Geschwindigkeit von dem Wasserzum Beispieldann eben mit Bernoulli oder mit der potentiellenEnergie oder wie auch immerwas im Endeffekt das er bis ?? mit der potentiellen Energie wenn sie hierbestimmte Wassermasse haben ?? lassen Sie einmal runter fallen dann haben Sie also die kinetische Energie am unteren Ende ein halb mal Masse mal die Geschwindigkeitvon Wasser ins Quadratist gleich die potentielle Energie dies vorher hatteschwere Beschleunigungmal Massemal Höheund das lösen sie auf offensichtlich kommt die Masse nicht vorob sie ein Kilogramm Wasser nehmen oder zwei Kilogramm Wasser nehmen muss egal seinwenn sie die Geschwindigkeit von im Wasser ausrechnenbekriegen also die Geschwindigkeit von dem wasist die Wurzel die zwei rüber bringen die Wurst aus warmer gema Hades Komma den ?? noch auswendig diese Form aber sie sehen es auch relativ billig zu habenzwanzig zweimal zehnEltern aus ?? Nichtjuden pro Kilogrammfür die einer von G sollte sich mal wieder Meter pro Sekunde Quadratmal meine Höhe von sieben hundert Meterungefährdann bin ich also bei der Wurzel ausvier Zehen und drei NullenQuadratmeterpro Quadratssekundedie Wurzel Meter pro Sekunde wie sich das gehörtKlammer zu Übung die Wurzel aus vierzehn tausendähnliche Mathematik am Rande kann nie schaden die kann er zwei Nullen Komma loswerden sind in den Faktor hundert aus der Wurzel raus?? den Faktor zehn vor der Wurzelzehnmal die Wurzel hundert vierzigund hundert vierzig Größenordnungder ?? fordert immer die Quadratzahl auswendig gelernt ?? zwölf ins Quadrat S hundert vierundvierzigalso steht hier was von wegen ungefähroder knapp unter zehn malzwölf also irgendwas vonhundert zwanzig ungefährhundert zwanzig Meter pro Sekunde ungefährso wenn die Turbine durchgehtdas ist der nächste Schrittmein Wasser kommt hier an mitV Wasser auf das Becken hatdie Turbine geht durchwas heißt das für die Drehzahldes Weltenratesschreibe mal Turbine unbelastethört sich nicht so schlimm andann wissen Sie was über die Drehzahlso die Schaufel sind genauso schnell wie das Wasser das passiert wenn sie die Turbine nicht belastendas die beiden Geschwindigkeiten gleichoder fast gleichbisschen Reibungswiderstandund so weiter gesorgt Nebenarbeitensind diese beiden Geschwindigkeiten daswas jetztbei einigen zu Konfusion geführt hat ist wenn sie die Turbine optimalbelasten dass er sich erzählt im Laufe des Semesters oder vor einem Jahr habe die Domäne optimal belastet ist dann ist das was andereswas haben wir danneinen Faktor ein halbgenau?? sich auf Geschwindigkeitein halbvon der Geschwindigkeit des Wasserstrahlsdas hatten einige in der Formelsammlungan sich gewundert wo das innerhalb der kommtdas wäre die optimale Belastung warum dieser Faktor ein halb Bindestrich bin optimalbelaste?? schöne Idee das Wasser wie ein Gummiballsie schmeißengegen die SchaufeleinensuperelastischenGummiballund was sie nachher wollen ist das dieser Gummiball einfach rausfällt der soll horizontal die Geschwindigkeitnull habenwenn er nicht die Geschwindigkeit null in horizontaler Richtung hättewürde das heißen dass sie nicht die komplette kinetische Energie genutzt haben oder schlimmer nochdass sieEnergie reingesteckt haben wenn in die falsche Richtung liegt also das Wasser soll mit einer horizontalen Geschwindigkeitvon null raus gehenwenn eine Geschwindigkeit hier nach rechts übrig geblieben wäre im Wasserhätte ich nicht an kinetische Energie genutztwenn das Wasser so rausgehtheißt das ich absolut noch kinetische Energie reingestecktBeistrich produktivso quasi raus fallen wir bleiben mal beim Gummiball als sich meist ?? mit einem Gummiball auf die Schaufel unser Gummiball sondern einfachwegfallenwenn diese Schaufelfeststehenwürde dann würde der Gummiball ja mit derselben Geschwindigkeit wieder zurückfliegendas es nicht gut wenn diese Schaufel sich mit derselben Geschwindigkeitbefähigtwieder Gummiballwas passiert danndas ist fies F nicht einfach weiterdie Schaufel der Gummiballfliegenmit Selbergeschwindigkeitder Gummiball fliegt mit dieser Geschwindigkeit weiter das ist auch nichtwenn die Schaufel die halbe Geschwindigkeithat vom Gummiball jetzt wird's schwierigKlaus am einfachsten ?? man sich das aus Sicht der Schaufel vorstelltwir setzen uns auch die Schaufel und gucken uns die Welt an das muss ja dasselbe sein wir drehen uns zwar aber wenn sie sie Drehung ignorieren wenn sie sich vorstellen wir bewegen uns eigentlich jetzt nur in horizontaler Richtungwie sieht das aus Sicht der Schaufel aus muss die Physik dieselbe sein nicht die Drehbewegung ignorierenaus Sicht der Schaufelist die Schaufelruheundmit welcher Geschwindigkeitkommt der Ball an seine hier mal das SV und das SV Halbe mit welcher Geschwindigkeit kommt der Ball an aus Sicht der Schaufelso sie sitzen auf der Schaufel und des Paradieses sagen Geschwindigkeitskontrollehierist es auch der Schaufel Martin König als Kontrolle für den Gummiball der kommt mit der halben Geschwindigkeitan?? wir fliegen ja mit der halben Geschwindigkeit mit ?? in Richtung des Kombi Ballsaal sowie ?? gesehen Ausrichtung der Schaufelboulevardmit halber Geschwindigkeit ankommendass es vor dem Stoßund nach dem Stoßwird der Gummiball reflektiert eine Schaufelfür uns bewährte Schaufel sitzen sich auf die Relevanzder Gummiball prallt auf die Wand und fließt dann wieder weg mit der Geschwindigkeitdie Rate nur in Gegenrichtung mit Frau Halbeso sieht das ausmit sich Gesetz anguckenbesitzen auf der Schaufel der Gummiball fliegt mit halber Geschwindigkeitweg von unswie sie das jetzt aus für den Beobachter draußendieses ganze System bewegt sich mit der halben Geschwindigkeit nach rechts für den Beobachter draußenruht der Gummiball nach dem Stoßdas ist was ich habe ?? das ist die Formel dies in der Formelsammlung hatten abermals ein Sternchen dahinter das ist die optimale Belastung der Turbinedas ist nichtdas was jetzt in diesem Fall passiert und ich hoffehat im unbelasteten Fall fast dieselbe Geschwindigkeit wie das Wasserum Rechnenauf die Drehzahlich weise die Schallplattengeschwindigkeitvon hundert zwanzigMeter pro Sekundedas Schaufelraddurchmesservon zwei hundert Meterndiese Situationhundert zwanzig Meter pro Sekundeder Durchmesserzwei Komma fünf Metermich interessiert die Drehzahlmuss es eben gerade überlegtwenn sie die Drehzahlmit dem Umfang multiplizierenwie oft pro Sekundewird der Umfangdurchlaufendann haben Sie die Geschwindigkeitdie Umfangsgeschwindigkeitist ?? doch hilfreich für die Windenergieanlagender Schnelllaufzahl und so weiterdritter Mal Umfangzwei PRtritt Sammelumfangist Umfangsgeschwindigkeitsoundsoviel Meter Umfangsoundso oft pro Sekundeoder von ?? Minutemit Einheitenund sinniert so soviel Meter Umfanglegen sie so oft pro Sekunde Zurückmeterpro Sekunde den Handel Umfangsgeschwindigkeitalso sind wir jetzt bei einer Drehzahlvonhundert zwanzigMetern pro Sekundedurchdie man den Durchmesseralso Pi mal zwei Komma fünf Meterjetzt will ich aber die Drehzahlsollen in seinDrehzahl will ich aber glücklicherweise nicht ins pro Sekunde haben Sonnen pro Minute habenerstellen Sie umIdee Sie schreiben den Faktor eins dazuzwar schon den Faktor eins als sechzig Sekunden durch eine Minutekönnen Sie diese Kunden kürzen und haben pro Minute dar oder Silikon ihr Schreiben Sie eine sechzigsteMinutein den Elabo gemerkt also Meter durch Blabla ein sechzigsteMinutenannte Doppelpunkt soundsoviel durch ein sechzigste auf der mal sechzigwie dem auch sei im Endeffekt also mal sechzigvon den Zahlen her?? gucken was das optimale Raum wird im wahrsten Sinne Pi mal Daumen wird die mal zwei Komma fünf?? ?? Komma dreimal drei der unten also irgendwas von wegen hundert zwanzig mal sechzig durchdrei mal drei pro Minutefür die ?? verkürzen ?? hundert zwanziggegen die drei damit um die vierzig und sie sechzigReitern habe ich da zwanzigbin ich bei acht hundert pro Minute sehr grob gerechnet acht hundert Umdrehungen pro Minute?? schneller was es genau?? Silizium die Physik und nicht mit