The pressure distribution in turbulent liquid flow within a conical axial clearance.

• Autorzy: Jędral W.

Warianty tytułu

PL

Rozkład ciśnień w turbulentnym przepływie cieczy przez stożkową szczelinę poprzeczną.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Deflection of balancing disc in a multistage centrifugal pump, being the consequence of pressure forces, causes the change of shape of the axial clearance between the rotating balancing disc and the stationary counterdisc. It results in reduction of axial force acting on the rotating wall of the clearance, and the total balancing force. The final effect is a significant decrease (e.g. of 20%) of disc to counterdisc distance. The approximate formulae for radial pressure distribution in turbulent flow through hydraulically smooth conical axial clearance are derived in the paper and a numerical example is given. The method of integral relations was applied.

PL

Projektując układ z tarczą odciążającą w pompie wielostopniowej zakłada się, że powierzchnie tworzące szczelinę poprzeczną (promieniową) są do siebie równoległe. Jednak tarcza odkształca się wskutek sił spowodowanych dużą różnicą ciśnień działających na jej powierzchnie, wskutek czego szczelina staje się stożkowa. Powoduje to zmianę rozkładu ciśnień w szczelinie i zmniejszenie siły osiowej Fg działajacej na wirującą powierzchnię szczeliny, w wyniku tego zaś - zmniejszenie siły odciążającej Fbal. Aby przenieść nie zmieniony napór osiowy Fax musi wzrosnąć siła Fbal = Fax, co wymaga zbliżenia wirującej się tarczy do nieruchomej przeciwtarczy i zmniejszenia szerokości szczeliny. Szerokość sin na wlocie szczeliny może stać się wówczas zbyt mała, co grozi zetknięciem się obu tarcz i poważną awarią pompy. Aby zapobiec negatywnym skutkom ugięcia tarczy należy móc uprzednio dostatecznie dokładnie obliczyć parametry przepływu cieczy w szczelinie. W pracy wyprowadzono zależności na rozklad ciśnień w hydraulicznie gładkiej poprzecznej szczelinie stożkowej dla przypadku przepływu turbulentnego. Do rozwiązania zastosowano metodę związków całkowych zakładając przepływ osiowo-symetryczny i potęgowe rozkłady prędkości promieniowych i obwodowych. Wykorzystano znane zależności półempiryczne na naprężenia na obu powierzchniach tworzących szczelinę. Wyprowadzono także wzór na siłę Fg dla szczeliny stożkowej. Zamieszczono przykład liczbowy pokazujący, jak stożkowatość szczeliny wpływa na zmniejszenie się spadku ciśnienia Delta p w szczelinie oraz siły Fg, a w konsekwencji - na zmniejszenie się szerokości sin (o ok. 20%) w układzie odciążającym pompy zasilającej kocioł, o wydajności Q=275 metrów sześciennych/h i wysokości podnoszenia H=1820 m.

Słowa kluczowe

EN

conical axial clearance; pressure distribution

PL

stożkowa szczelina poprzeczna; rozkład ciśnień

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. LII, nr 4
• Strony: 393--407
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., rys.

Twórcy

autor

Jędral W.

• Warsaw University of Technology, Institute of Heat Engineering, Nowowiejska 21/25, 00-665 Warsaw, Poland,

Bibliografia

• [1] Jędral W.: Turbulentny przepływ cieczy w hydraulicznie gładkich szczelinach poprzecznych (Turbulent Liquid Flow through an Hydraulically Smooth Axial Clearance). Archiwum Budowy Maszyn, 1981, nr 1 s. 39-53.
• [2] Jędral W.: Metody obliczania sił wzdłużnych i układów odciążających w pompach wirowych (Methods of Calculation of Axial Thrust and Balancing Devices in Centrifugal Pumps). Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika, z. 110. Warszawa, 1988, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej.
• [3] Marcinkowskij V. A.: Bieskontaknyje upłotnienija rotornych maszin (Non-contact Type Shaft Seals of Turbomachines). Moskwa, 1980, Maszinostrojenie.
• [4] Korczak A.: Badania układów równoważących napór osiowy w wielostopniowych pompach odśrodkowych (Investigations of Axial Thrust Balancing Devices in Multistage Centrifugal Pumps). Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, nr 1679, Energetyka. Gliwice, 2005.