Шта је турбуленција протока? Нестационарне вибрације протока • Преносни балансер, анализатор вибрација "Balanset" за динамичко балансирање дробилица, вентилатора, малчера, пужева на комбајнима, вратила, центрифуга, турбина и многих других ротора Шта је турбуленција протока? Нестационарне вибрације протока • Преносни балансер, анализатор вибрација "Balanset" за динамичко балансирање дробилица, вентилатора, малчера, пужева на комбајнима, вратила, центрифуга, турбина и многих других ротора

Шта је турбуленција протока? Нестационарна вибрација протока

Објавио admin на

Разумевање турбуленције протока

Дефиниција: Шта је турбуленција протока?

Турбуленција протока је хаотично, неправилно кретање флуида које карактеришу случајне флуктуације брзине, вртложни вртлози и вртлози у пумпама, вентилаторима, компресорима и цевоводним системима. За разлику од глатког ламинарног тока где се честице флуида крећу уређеним паралелним путањама, турбулентни ток показује случајно тродимензионално кретање са континуирано променљивом брзином и притиском. Код ротирајућих машина, турбуленција ствара нестабилне силе на импелерима и лопатицама, генеришући широкопојасни ток. вибрација, бука, губици енергије и допринос замору компоненти.

Иако је извесна турбуленција неизбежна, па чак и пожељна у многим применама (турбулентни ток омогућава боље мешање и пренос топлоте), прекомерна турбуленција услед лоших услова на улазу, рада ван пројектованих предела или раздвајања тока ствара проблеме са вибрацијама, смањује ефикасност и убрзава механичко хабање пумпи и вентилатора.

Карактеристике турбулентног тока

Прелазак на режим протока

Проток прелази из ламинарног у турбулентни на основу Рејнолдсовог броја:

  • Рејнолдсов број (Re): Re = (ρ × V × D) / µ
  • Где је ρ = густина, V = брзина, D = карактеристична димензија, µ = вискозност
  • Ламинарни ток: Ре < 2300 (глатко, уређено)
  • Прелазни: Одговор 2300-4000
  • Турбулентни ток: Re > 4000 (хаотично, неправилно)
  • Индустријске машине: Готово увек ради у турбулентном режиму

Карактеристике турбуленције

  • Случајне флуктуације брзине: Тренутна брзина хаотично варира око средње вредности
  • Вртлози и вртлози: Вртложне структуре различитих величина
  • Енергетска каскада: Велики вртлози се разлажу на прогресивно мање вртлоге
  • мешање: Брзо мешање импулса, топлоте и масе
  • Расипање енергије: Турбулентно трење претвара кинетичку енергију у топлоту

Извори турбуленције у машинама

Поремећаји на улазу

  • Лош дизајн улаза: Оштре кривине, препреке, недовољна дужина правог пута
  • Вртлог: Преротација флуида који улази у импелер/вентилатор
  • Неуједначена брзина: Профил брзине искривљен од идеалног
  • Ефекат: Повећан интензитет турбуленције, повећане вибрације, смањене перформансе

Раздвајање тока

  • Неповољни градијенти притиска: Ток се одваја од површина
  • Ванпројектни рад: Погрешни углови протока узрокују раздвајање лопатица
  • Тезга: Опсежно одвајање на усисној страни лопатице
  • Резултат: Веома висок интензитет турбуленције, хаотичне силе

Региони Вејка

  • Турбулентни трагови низводно од лопатица, подупирача или препрека
  • Висок интензитет турбуленције у трагу
  • Низводне компоненте трпе нестабилне силе
  • Интеракција између лопатица и трага је важна код вишестепених машина

Региони велике брзине

  • Интензитет турбуленције се генерално повећава са брзином
  • Области врха импелера, подручја са високом турбуленцијом издувних млазница
  • Ствара локализоване велике силе и хабање

Утицаји на машине

Генерисање вибрација

  • Вибрације широкопојасног интернета: Турбуленција ствара случајне силе у широком фреквентном опсегу
  • Спектар: Повишени ниво буке уместо дискретних врхова
  • Амплитуда: Повећава се са интензитетом турбуленције
  • Фреквентни опсег: Типично 10-500 Hz за вибрације изазване турбуленцијом

Генерација буке

  • Турбуленција је главни извор аеродинамичке буке
  • Звук “шуштања” или “журбе” широкопојасног интернета
  • Ниво буке пропорционалан брзини^6 (веома осетљив на брзину)
  • Може бити доминантан извор буке код вентилатора велике брзине

Губици ефикасности

  • Турбулентно трење расипа енергију
  • Смањује пораст притиска и проток
  • Типични губици турбуленције: 2-10% улазне снаге
  • Повећава се са радом ван пројекта

Component Fatigue

  • Случајне флуктуирајуће силе стварају циклични стрес
  • Циклузи високог фреквентног напрезања
  • Доприноси оштрици и структури умор
  • Посебно забрињавајуће при великим брзинама

Ерозија и хабање

  • Турбуленција појачава ерозију у абразивној служби
  • Честице суспендоване ударним површинама турбулентности
  • Убрзано хабање у регионима са високом турбуленцијом

Детекција и дијагноза

Индикатори спектра вибрација

  • Појачани широкопојасни интернет: Висок ниво шума у целом спектру
  • Недостатак дискретних врхова: За разлику од механичких кварова са одређеним фреквенцијама
  • Зависно од протока: Ниво широкопојасног интернета варира у зависности од брзине протока
  • Минимум на БЕП-у: Најнижа турбуленција у пројектној тачки

Акустична анализа

  • Мерења нивоа звучног притиска
  • Повећање широкопојасне буке указује на турбуленцију
  • Акустични спектар сличан вибрационом спектру
  • Усмерени микрофони могу лоцирати изворе турбуленције

Визуелизација тока

  • Рачунарска динамика флуида (CFD) током пројектовања
  • Струмене траке или визуелизација дима у тесту
  • Мерења притиска која показују флуктуације
  • Велосиметрија слике честица (PIV) у истраживању

Стратегије ублажавања

Побољшања дизајна улаза

  • Обезбедите одговарајућу дужину равне цеви узводно (минимум 5-10 пречника)
  • Елиминишите оштре кривине непосредно пре улаза
  • Користите исправљаче протока или окретне лопатице
  • Звонасти или аеродинамички улазници смањују стварање турбуленције

Оптимизација оперативне тачке

  • Радите близу тачке најбоље ефикасности (BEP)
  • Углови протока се подударају са угловима лопатица, минимизирајући раздвајање
  • Минимално стварање турбуленције
  • Променљива контрола брзине за одржавање оптималне тачке

Модификације дизајна

  • Глатки прелази у протоцима (без оштрих углова)
  • Дифузори за постепено успоравање протока
  • Супресори вртлога или уређаји против вртлога
  • Акустична облога за апсорпцију буке изазване турбуленцијом

Турбуленција у односу на друге појаве тока

Турбуленција наспрам кавитације

  • Турбуленција: Широкопојасни, континуирани, зависни од протока
  • Кавитација: Импулсивно, више фреквенције, зависно од NPSH
  • Обоје: Могу коегзистирати, оба стварају широкопојасне вибрације

Турбуленција наспрам рециркулације

  • Турбуленција: Случајно, широкопојасно, присутно у свим токовима
  • Рециркулација: Организована нестабилност, нискофреквентне пулсације, само при малом протоку
  • Однос: Зоне рециркулације су веома турбулентне

Турбуленција протока је инхерентна карактеристика протока флуида великом брзином у ротирајућим машинама. Иако је неизбежна, њен интензитет и ефекти могу се минимизирати правилним пројектовањем улаза, радом близу пројектне тачке и оптимизацијом протока. Разумевање турбуленције као извора широкопојасних вибрација и буке омогућава разликовање од механичких кварова дискретне фреквенције и води одговарајуће корективне мере усмерене на услове протока, а не на механичке поправке.

← Назад на главни индекс

Categories: РечникДијагностика вибрација
WhatsApp