ما هي القوى الديناميكية الهوائية؟ أحمال المراوح والتوربينات • موازن محمول، محلل اهتزازات "Balanset" لآلات الموازنة الديناميكية، الكسارات، المراوح، آلات التغطية، المثاقب في الحصادات، أعمدة الإدارة، أجهزة الطرد المركزي، التوربينات، والعديد من الدوارات الأخرى. ما هي القوى الديناميكية الهوائية؟ أحمال المراوح والتوربينات • موازن محمول، محلل اهتزازات "Balanset" لآلات الموازنة الديناميكية، الكسارات، المراوح، آلات التغطية، المثاقب في الحصادات، أعمدة الإدارة، أجهزة الطرد المركزي، التوربينات، والعديد من الدوارات الأخرى.

ما هي القوى الديناميكية الهوائية؟ أحمال المراوح والتوربينات

نُشر بواسطة admin على

فهم القوى الديناميكية الهوائية

التعريف: ما هي القوى الديناميكية الهوائية؟

القوى الديناميكية الهوائية هي قوى تُؤثّر على المكونات الدوارة والثابتة في المراوح، والمنفاخات، والضواغط، والتوربينات عن طريق حركة الهواء أو الغاز. تنشأ هذه القوى من فروق الضغط، وتغيرات الزخم في الغاز المتدفق، وتفاعلات السوائل مع البنية. تشمل القوى الديناميكية الهوائية القوى الثابتة (الدفع، والأحمال الشعاعية) والقوى غير الثابتة (النبضات عند...). تردد مرور الشفرة, (القوى العشوائية الناتجة عن الاضطرابات) التي تخلق اهتزاز, ، التحميل على المحامل والهياكل، وفي بعض الحالات، عدم الاستقرار المثار ذاتيا.

القوى الديناميكية الهوائية هي المعادل في الطور الغازي للقوى الهيدروليكية في المضخات ولكن مع اختلافات مهمة: تأثيرات الانضغاط، وتغيرات الكثافة مع الضغط ودرجة الحرارة، والاقتران الصوتي الذي يمكن أن يخلق رنينات وعدم استقرار غير موجود في أنظمة السوائل غير القابلة للضغط.

أنواع القوى الديناميكية الهوائية

1. قوى الدفع

القوى المحورية الناتجة عن الضغط المؤثر على أسطح الشفرات:

  • مراوح الطرد المركزي: يؤدي فرق الضغط إلى خلق قوة دفع نحو المدخل
  • المراوح المحورية: قوة رد الفعل من تسارع الهواء
  • التوربينات: يؤدي تمدد الغاز إلى خلق قوة دفع كبيرة على الشفرات
  • ضخامة: متناسب مع ارتفاع الضغط ومعدل التدفق
  • تأثير: الأحمال محامل الدفع, ، يخلق الاهتزاز المحوري

2. القوى الشعاعية

القوى الجانبية الناتجة عن توزيع الضغط غير المنتظم:

القوة الشعاعية الثابتة

  • الضغط غير المتماثل في السكن/القنوات
  • يختلف حسب نقطة التشغيل (معدل التدفق)
  • الحد الأدنى عند نقطة التصميم
  • يخلق تحميل المحمل واهتزاز 1 ×

القوة الشعاعية الدورانية

  • إذا كان المكره/الدوار لديه تحميل ديناميكي هوائي غير متماثل
  • القوة تدور مع الدوار
  • يُصدر اهتزازًا مثل 1× عدم التوازن
  • يمكن أن يقترن بعدم التوازن الميكانيكي

3. نبضات تمرير الشفرة

نبضات الضغط الدورية عند معدل مرور الشفرة:

  • تكرار: عدد الشفرات × دورة في الدقيقة / 60
  • سبب: كل شفرة تزعج مجال التدفق، وتخلق نبضة ضغط
  • تفاعل: بين الشفرات الدوارة والدعامات الثابتة أو الريش أو الهيكل
  • السعة: يعتمد على خلوص الشفرة إلى الجزء الثابت وظروف التدفق
  • تأثير: المصدر الأساسي للضوضاء والاهتزازات النغمية للمروحة/الضاغط

4. القوى الناجمة عن الاضطرابات

  • القوى العشوائية: من الدوامات المضطربة وانفصال التدفق
  • طيف النطاق العريض: الطاقة موزعة عبر نطاق تردد واسع
  • يعتمد على التدفق: تزداد مع رقم رينولدز والتشغيل خارج التصميم
  • القلق بشأن التعب: يساهم التحميل العشوائي في إجهاد المكونات

5. قوى التدفق غير المستقرة

كشك دوار

  • فصل التدفق الموضعي الذي يدور حول الحلقة
  • تردد دون التزامن (0.2-0.8× سرعة الدوار)
  • يخلق قوى غير مستقرة شديدة
  • شائع عند انخفاض التدفق في الضواغط

طفرة

  • تذبذب التدفق على مستوى النظام (التدفق الأمامي والعكسي)
  • تردد منخفض جدًا (0.5-10 هرتز)
  • سعات القوة العالية للغاية
  • يمكن أن يدمر الضواغط إذا استمر

الاهتزازات من المصادر الديناميكية الهوائية

تردد مرور الشفرة (BPF)

  • مكون الاهتزاز الديناميكي الهوائي السائد
  • تختلف السعة باختلاف نقطة التشغيل
  • أعلى في ظروف خارج التصميم
  • يمكن أن تثير الرنينات الهيكلية

نبضات منخفضة التردد

  • من إعادة التدوير أو التوقف أو الارتفاع المفاجئ
  • غالبًا ما تكون السعة شديدة (يمكن أن تتجاوز 1 × اهتزاز)
  • يشير إلى التشغيل بعيدًا عن نقطة التصميم
  • يتطلب تغييرات في حالة التشغيل

اهتزاز النطاق العريض

  • من الاضطرابات وضوضاء التدفق
  • مرتفعة في المناطق ذات السرعة العالية
  • يزداد مع معدل التدفق وشدة الاضطراب
  • أقل إثارة للقلق من المكونات النغمية ولكنه يشير إلى جودة التدفق

الاقتران بالتأثيرات الميكانيكية

التفاعل الديناميكي الهوائي الميكانيكي

  • القوى الديناميكية الهوائية تنحرف الدوار
  • تغيرات الانحراف في الخلوص، مما يؤثر على القوى الديناميكية الهوائية
  • يمكن أن يخلق عدم استقرار مقترن
  • مثال: القوى الديناميكية الهوائية في الأختام التي تساهم في عدم استقرار الدوار

التخميد الديناميكي الهوائي

  • توفر مقاومة الهواء التخميد للاهتزازات الهيكلية
  • تأثير إيجابي (مستقر) بشكل عام
  • ولكن يمكن أن يكون سلبيا (مزعزعا للاستقرار) في بعض ظروف التدفق
  • مهم في ديناميكيات الدوار من الآلات التوربينية

اعتبارات التصميم

تقليل القوة

  • تحسين زوايا الشفرة والتباعد
  • استخدم الموزعات أو المساحة الخالية من الريش لتقليل النبضات
  • تصميم لنطاق تشغيل واسع ومستقر
  • ضع في اعتبارك عدد الشفرات لتجنب الرنين الصوتي

التصميم الهيكلي

  • محامل مصممة للأحمال الديناميكية الهوائية بالإضافة إلى الأحمال الميكانيكية
  • صلابة العمود كافية للانحراف تحت القوى الديناميكية الهوائية
  • ترددات الشفرة الطبيعية منفصلة عن مصادر الإثارة
  • الغلاف والهيكل المصممان لأحمال النبضات الضغطية

استراتيجيات التشغيل

نقطة التشغيل المثالية

  • العمل بالقرب من نقطة التصميم للحصول على الحد الأدنى من القوى الديناميكية الهوائية
  • تجنب التدفق المنخفض جدًا (إعادة التدوير، التوقف)
  • تجنب التدفق العالي جدًا (السرعة العالية والاضطراب)
  • استخدم سرعة متغيرة للحفاظ على النقطة المثالية

تجنب عدم الاستقرار

  • البقاء على يمين خط الارتفاع في الضواغط
  • تنفيذ التحكم في زيادة التيار
  • مراقبة بدء التوقف
  • حماية الحد الأدنى من التدفق للمراوح والضواغط

تُعد القوى الديناميكية الهوائية أساسية لتشغيل وموثوقية معدات نقل الهواء ومعالجة الغاز. إن فهم كيفية تغير هذه القوى باختلاف ظروف التشغيل، والتعرف على بصمات اهتزازاتها، وتصميم/تشغيل المعدات لتقليل القوى الديناميكية الهوائية غير المستقرة من خلال التشغيل في نقطة قريبة من نقطة التصميم، يضمن أداءً موثوقًا وفعالًا للمراوح والمنفاخات والضواغط والتوربينات في الخدمات الصناعية.

← العودة إلى الفهرس الرئيسي

فئات:
واتساب