Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: granica oderwania wirującego

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Deterioration of the operational efficiency of radial fans resulting from rotational stalling

Fortuna S.

Archives of Mining Sciences

2001

Vol. 46, nr 2

139-148

Large diameter fans, as typically used in the mining and power industries have a considerably narrower range in comparison with fans intended for more general use operational range. The lower limit of the operational range could only attain the limit of hysteresis. This hysteresis is a result of rotating stalling. Rotating stalling is an interesting phenomenon that occurs in both axial and radial rotors. It is still poorly recognised in radial rotors. This stimulated investigations concerning pressure oscillation in streams of airflow, as well as on acoustic levels and flow rates in an attempt to find a means of eliminating the hysteresis set up by the entry vortex consistent with the direction of peripheral velocity. Experiments have confirmed the removal of hysteresis in the condition of forwarded whirl at a vane angle in excess of 30°. Results of tests are described in the paper.

Zjawisko oderwania wirującego, nazywane też „Rotational stalling", występuje w maszynach osiowych i promieniowych. Towarzyszą mu histereza lub nieciągłość na krzywej ciśnienia, intensywne drgania i hałas. Jest ono rozpoznane lepiej w maszynach osiowych niż promieniowych dzięki pracom Greitzera (1976), Pfleiderera, Petermanna (1972), Cumpsty, Greitzera (1982) i innych. Mniejsza liczba prac dotyczy maszyn promieniowych (Fortuna 1985,1987; Wachter, Rieder 1986). W monografii Pfleiderera i Petermanna, przedstawiono hipotezę zjawiska oderwania wirującego, według której na rysunku 1 sporządzono model zjawiska oderwania wirującego w palisadzie osiowej. Na jego podstawie oraz pracy Bohla opracowano model oderwania wirującego {RS) w wirniku promieniowym, przedstawiony na rysunku 2. Na skutek oderwania się strug gazu od jednej lub dwóch łopatek w kanałach międzyłopatkowych wyodrębniają się dwie struktury przepływowe, pokazane na rysunku jako obszar wirów oraz zagęszczonych strug przedstawionych za pomocą pola zakreskowanego. Koncentracja strug stanowi przeszkodę na drodze przepływu, skutkiem czego nowo napływające z prądkością w strugi odchylają się, jedne w kierunku wirowania palisady, drugie w kierunku przeciwnym do prędkości wirnika. Na łopatce nr 4 pojawi się tendencja do oderwania, natomiast na łopatce nr 2 oderwanie będzie likwidowane. W ten sposób uruchamia się mechanizm przemieszczania oderwań od łopatek wzdłuż kierunku obwodowego z prędkością kątową W[omega]RS, mniejszą o około 50% od prędkości wirnika W, nazywane oderwaniem wirującym (RS). Zjawisko to powoduje wystąpienie na krzywej dławienia histerezy pomiędzy punktami (FCDE), pokazanej na rysunku 3. Jeżeli oderwanie wirujące jest spowodowane oderwaniem na jednej łopatce, to zamiast histerezy na krzywej ciśnienia otrzymuje się nieciągłość (FC). Zjawisko oderwania wirującego jest wielce niepożądane, gdyż wywołuje silne drgania gazu oraz intensywny hałas. Wzrost amplitud drgań pojawia się w zakresie roboczej części charakterystyki maszyny na odcinku EM, co obrazują przebiegi 2 na rysunkach 4 i 5 w porównaniu z amplitudami dla przepływu pełnego 1. Punkt pracy z odcinka EM może samorzutnie i skokowo przemieścić się na dolną gałąź charakterystyki do punktu C wtedy, gdy w przepływie powstanie oderwanie wirujące. Po przeskoku amplitudy ciśnień jeszcze wyraźniej wzrastają, jak to ilustrują przebiegi oznaczone liczbą 3 na tych rysunkach. Drgania te zagrażają wytrzymałości wirnika i z tego powodu nie można dopuścić do ich powstania przez eliminowanie oderwania RS. Oderwanie wirujące powoduje także znaczny wzrost hałasu, jak ten zarejestrowany na rysunku 6 w postaci dwóch przebiegów ogólnego poziomu ciśnienia akustycznego oraz widma oktawowego dla stanu przed i po oderwaniu. Na podstawie przyjętego modelu oderwania wirującego dokonano kinematycznej analizy przepływu uśrednionego (rys. 7a, b, c), z której wysnuto tezę, że za pomocą zawirowania gazu u wlotu do wirnika możliwe będzie zlikwidowanie histerezy i niedopuszczenie do pojawienia się oderwania wirującego, a tym samym drgań i hałasu. Przeprowadzone badania przepływowe wentylatora promieniowego typu WWOax i wykreślone na ich podstawie na rysunku 8 charakterystyki dowodzą słuszności postawionej tezy. Dla kątów ustawienia łopatek kierownicy wlotowej wynoszących +30°, generujących wstępne zawirowanie zgodne z kierunkiem obrotów wirnika, uniknięto zjawiska oderwania wirującego, a na krzywej wykreślonej przerywaną linią krótką nie ma histerezy. Na charakterystykach na rysunkach 8 i 9 wyznaczono granice oderwania (RSG) i histerezy (HG), dowodząc tym samym, że ze względów bezpieczeństwa i cichobieżności zakres pracy promieniowych maszyn wirnikowych, zwłaszcza dużych, stosowanych w górnictwie i energetyce należy bezwzględnie zmniejszyć z punktu maksymalnego ciśnienia do granicy histerezy (HG). W podsumowaniu można stwierdzić, że za pomocą modelu oderwania wirującego i kinematycznej analizy przepływu uśrednionego możliwe jest poszukiwanie rozmaitych metod zapobiegania niepożądanemu zjawisku oderwania wirującego. Badania oscylacji ciśnienia wzdłuż histerezy wykazały konieczność określenia granicy histerezy (HG) i granicy oderwania (RSG) oraz zmniejszenia roboczego zakresu pracy.