The work aims to determine the friction effect and change the velocity and kinetic energy during the movement of solid particles along the rotating machine's radial blade surface. It has been previously shown that the influence of the frictional forces of the particle against the rotor disc is negligible compared to the influence of the centrifugal force and the friction force of the particle against the rotor blade. Based on the analysis of the differential equation solution for particle motion along the surface of the blades, it was established that the total sliding velocity of a particle increase intensively in the initial period of motion and approaches asymptotically to the values described by a linear function, practically independent of the initial position of the particle. The obtained analytical expressions enable the determination of change in the relative and total velocity of the particle, the angle between the respective velocity vectors and its kinetic energy. Changes in the values of these parameters were also estimated for a wide range of variability of the friction coefficient.
PL
Celem pracy jest określenie wpływu tarcia cząstek stałych na ich prędkość i straty energii kinetycznej podczas ruchu po powierzchni łopatek promieniowych maszyn wirnikowych. Wykazano, że wpływ sił tarcia cząstki o tarczę wirnika jest pomijalnie mały w porównaniu z wpływem siły odśrodkowej i siły tarcia cząstki o łopatkę wirnika. Na podstawie analizy rozwiązania równania różniczkowego ruchu cząstek po powierzchni łopatek ustalono, że całkowita prędkość poślizgu cząstki intensywnie wzrasta w początkowym okresie ruchu i zbliża się asymptotycznie do wartości opisanych funkcją liniową, praktycznie niezależną od położenia początkowego cząstki. Uzyskane wyrażenia analityczne umożliwiają określenie: zmiany prędkości względnej i całkowitej cząstki, kąta pomiędzy odpowiednimi wektorami prędkości oraz jej energii kinetycznej. Dokonano również oszacowania zmiany wartości tych parametrów dla szerokiego zakresu zmienności współczynnika tarcia.
This paper presents the results of an erosion study of a tubular heat exchanger operating on a railroad sleeper saturation processing line. The object of the study is a DN 800 oil condenser cooling the creosote oil vapors flowing through the condenser tubes, fixed in the sieve plates located in top head and bottom head of the condenser. Subject to the erosion are the upper part of the tubes and the weld connecting the tubes to the upper sieve plate. This resulted in unsealing of the connection, which led to the contamination of the cooling medium. The key problem, therefore, is to protect the entire top head of the condenser from erosion. Since only the central part of the surface of the top sieve plate was eroded, the conclusion is that the velocity of the vapor stream over the inlet to the condenser tubes in the central part and beyond is varied. This thesis was confirmed by the correspondence of the actual eroded area with the cavitation area resulting from a simulated flow in Autodesk CFD 2019 Ultimate software after increasing the height of top head of the condenser, placing a stream dispersing element between the liquid vapor inlet to the condenser and the upper sieve plate, and after applying a protective sieve plate. Flow simulation studies for each of these variants, or a combination of them, made it possible to evaluate the tested solutions in terms of protection against erosion, including cavitation erosion, of the upper sieve plate of the condenser.
PL
W pracy przeprowadzono analizę erozji kawitacyjnej rurowego wymiennika ciepła pracującego na linii technologicznej nasycania drewna. Obiektem badań jest kondensator oleju DN 800 schładzający pary oleju kreozotowego przepływające przez rurki kondensatora zamocowane w płycie sitowej dennicy górnej i dolnej. Intensywną erozją kawitacyjną była objęta powierzchnia górnej płyty sitowej znajdującej się bezpośrednio nad wlotem par cieczy do kondensatora. Erozji ulega górna część rurek oraz spaw łączący rurki z górną płytą sitową. W efekcie powstawało rozszczelnienie połączenia, którego następstwem było skażenia czynnika schładzającego. Kluczowym problemem jest więc ochrona przed kawitacją całej dennicy kondensatora. Ponieważ erozji podlegała tylko część centralna powierzchni górnej płyty sitowej, stąd wniosek, że prędkość strumienia pary nad wlotem do rurek kondensatora w części centralnej i poza nią jest zróżnicowana. Potwierdzeniem tej tezy była zgodność rzeczywistego obszaru objętego erozją z miejscem kawitacji wynikającym z symulacyjnego przepływu w programie Autodesk CFD 2019 Ultimate. W tym programie zbadano również, jak zmienia się ciśnienie i prędkość przepływu par cieczy w dennicy górnej po modernizacji dennicy górnej w kilku wariantach, polegających na: podwyższeniu wysokości dennicy górnej, umieszczeniu elementu rozpraszającego strugę między wlotem par cieczy do kondensatora i górną płytą sitową, zastosowanie ochronnej płyty sitowej. Badania symulacyjne przepływu dla każdego z tych wariantów lub ich połączenie pozwalają ocenić badane rozwiązania pod kątem ochrony przed erozją kawitacyjną górnej płyty sitowej kondensatora.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.