Akış Türbülansı Nedir? Kararsız Akış Titreşimi • Taşınabilir dengeleyici, kırıcılar, fanlar, öğütücüler, biçerdöverlerdeki burgular, şaftlar, santrifüjler, türbinler ve diğer birçok rotorun dinamik dengelenmesi için titreşim analizörü "Balanset" Akış Türbülansı Nedir? Kararsız Akış Titreşimi • Taşınabilir dengeleyici, kırıcılar, fanlar, öğütücüler, biçerdöverlerdeki burgular, şaftlar, santrifüjler, türbinler ve diğer birçok rotorun dinamik dengelenmesi için titreşim analizörü "Balanset"

Akış Türbülansı Nedir? Kararsız Akış Titreşimi

admin tarafından tarihinde yayınlandı

Akış Türbülansını Anlamak

Tanım: Akış Türbülansı Nedir?

Akış türbülansı pompalar, fanlar, kompresörler ve boru sistemlerinde rastgele hız dalgalanmaları, girdaplar ve girdaplarla karakterize edilen kaotik, düzensiz bir akışkan hareketidir. Akışkan parçacıklarının düzenli paralel yollarda hareket ettiği pürüzsüz laminer akışın aksine, türbülanslı akış, sürekli değişen hız ve basınçla rastgele üç boyutlu hareket sergiler. Dönen makinelerde türbülans, pervaneler ve kanatlar üzerinde düzensiz kuvvetler oluşturarak geniş bantlı bir akış üretir. titreşim, gürültü, enerji kayıpları ve bileşen yorgunluğuna katkıda bulunur.

Birçok uygulamada bir miktar türbülans kaçınılmaz ve hatta istenir olsa da (türbülanslı akış daha iyi karıştırma ve ısı transferi sağlar), kötü giriş koşullarından, tasarım dışı çalışmadan veya akış ayrılmasından kaynaklanan aşırı türbülans titreşim sorunları yaratır, verimliliği düşürür ve pompalarda ve fanlarda mekanik aşınmayı hızlandırır.

Türbülanslı Akışın Özellikleri

Akış Rejimi Geçişi

Reynolds sayısına göre akışın laminerden türbülansa geçişi:

  • Reynolds Sayısı (Re): Re = (ρ × V × D) / µ
  • Burada ρ = yoğunluk, V = hız, D = karakteristik boyut, µ = viskozite
  • Laminer Akış: Tekrar < 2300 (düzgün, düzenli)
  • Geçiş: 2300-4000'e ilişkin
  • Türbülanslı Akış: Re > 4000 (kaotik, düzensiz)
  • Endüstriyel Makineler: Neredeyse her zaman çalkantılı bir rejimde çalışır

Türbülans Özellikleri

  • Rastgele Hız Dalgalanmaları: Anlık hız ortalama etrafında kaotik bir şekilde değişir
  • Girdaplar ve Girdaplar: Çeşitli boyutlarda dönen yapılar
  • Enerji Kademesi: Büyük girdaplar giderek daha küçük girdaplara dönüşür
  • Karıştırma: Momentum, ısı ve kütlenin hızlı karışımı
  • Enerji Dağılımı: Türbülanslı sürtünme kinetik enerjiyi ısıya dönüştürür

Makinelerdeki Türbülans Kaynakları

Giriş Rahatsızlıkları

  • Kötü Giriş Tasarımı: Keskin virajlar, engeller, yetersiz düz uzunluk
  • Girdap: Pervane/fana giren akışkanın ön dönüşü
  • Düzensiz Hız: Hız profili idealden sapmış
  • Etki: Artan türbülans yoğunluğu, yükselen titreşim, azalan performans

Akış Ayrımı

  • Olumsuz Basınç Gradyanları: Akış yüzeylerden ayrılır
  • Tasarım Dışı İşlem: Yanlış akış açıları kanatlarda ayrılmaya neden oluyor
  • Tezgah: Kanat emiş tarafında geniş ayrım
  • Sonuç: Çok yüksek türbülans yoğunluğu, kaotik kuvvetler

Wake Bölgeleri

  • Kanatların, desteklerin veya engellerin aşağı akışında türbülanslı uyanışlar
  • Uyanışta yüksek türbülans yoğunluğu
  • Akış aşağısındaki bileşenler dengesiz kuvvetler yaşar
  • Çok aşamalı makinelerde bıçak-uyanıklık etkileşimi önemlidir

Yüksek Hızlı Bölgeler

  • Türbülans yoğunluğu genellikle hızla artar
  • Pervane ucu bölgeleri, deşarj nozulları yüksek türbülanslı alanlar
  • Yerelleştirilmiş yüksek kuvvetler ve aşınma yaratır

Makineler Üzerindeki Etkiler

Titreşim Üretimi

  • Geniş Bant Titreşimi: Türbülans, geniş bir frekans aralığında rastgele kuvvetler yaratır
  • Spektrum: Ayrık tepe noktaları yerine yükseltilmiş gürültü tabanı
  • Genlik: Türbülans yoğunluğuna bağlı olarak artar
  • Frekans Aralığı: Türbülans kaynaklı titreşim için tipik olarak 10-500 Hz

Gürültü Üretimi

  • Türbülans, aerodinamik gürültünün birincil kaynağıdır
  • Geniş bant "vızıltı" veya "hışırtı" sesi
  • Gürültü seviyesi hıza orantılı^6 (hıza karşı çok hassas)
  • Yüksek hızlı fanlarda baskın gürültü kaynağı olabilir

Verimlilik Kayıpları

  • Türbülanslı sürtünme enerjiyi dağıtır
  • Basınç artışını ve akış iletimini azaltır
  • Tipik türbülans kayıpları: 2-10% giriş gücü
  • Tasarım dışı operasyonla artar

Bileşen Yorgunluğu

  • Rastgele dalgalanan kuvvetler döngüsel stres yaratır
  • Yüksek frekanslı stres döngüsü
  • Bıçağa ve yapıya katkıda bulunur tükenmişlik
  • Özellikle yüksek hızlarda endişe verici

Erozyon ve Aşınma

  • Türbülans aşındırıcı hizmette erozyonu artırır
  • Türbülanslı çarpma yüzeyleri tarafından asılı kalan parçacıklar
  • Yüksek türbülanslı bölgelerde hızlandırılmış aşınma

Tespit ve Tanı

Titreşim Spektrum Göstergeleri

  • Yükseltilmiş Geniş Bant: Spektrum boyunca yüksek gürültü tabanı
  • Ayrık Tepelerin Eksikliği: Belirli frekanslara sahip mekanik arızaların aksine
  • Akışa Bağımlı: Geniş bant seviyesi akış hızına göre değişir
  • BEP'te minimum: Tasarım noktasında en düşük türbülans

Akustik Analiz

  • Ses basınç seviyesi ölçümleri
  • Geniş bant gürültüsündeki artış türbülansa işaret ediyor
  • Akustik spektrum, titreşim spektrumuna benzer
  • Yönlü mikrofonlar türbülans kaynaklarını tespit edebilir

Akış Görselleştirme

  • Tasarım sırasında Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD)
  • Testte akış akışları veya duman görselleştirmesi
  • Dalgalanmalar gösteren basınç ölçümleri
  • Araştırmada Parçacık Görüntü Hız Ölçümü (PIV)

Azaltma Stratejileri

Giriş Tasarımında İyileştirmeler

  • Yukarı akışta yeterli düz boru uzunluğu sağlayın (minimum 5-10 çap)
  • Girişten hemen önce keskin virajları ortadan kaldırın
  • Akış düzelticileri veya döndürme kanatlarını kullanın
  • Çan ağızlı veya aerodinamik girişler türbülans oluşumunu azaltır

Çalışma Noktası Optimizasyonu

  • En iyi verimlilik noktasına (BEP) yakın çalışın
  • Akış açıları kanat açılarıyla eşleşerek ayrışmayı en aza indirir
  • Minimum türbülans oluşumu
  • Optimum noktayı korumak için değişken hız kontrolü

Tasarım Değişiklikleri

  • Akış yollarında yumuşak geçişler (keskin köşeler yok)
  • Akışı kademeli olarak yavaşlatmak için difüzörler
  • Girdap bastırıcılar veya girdap önleyici cihazlar
  • Türbülans kaynaklı gürültüyü emen akustik astar

Türbülans ve Diğer Akış Olayları

Türbülans ve Kavitasyon

  • Türbülans: Geniş bant, sürekli, akışa bağlı
  • Kavitasyon: Dürtüsel, daha yüksek frekanslı, NPSH'ye bağlı
  • İkisi birden: Bir arada var olabilir, her ikisi de geniş bant titreşimi yaratır

Türbülans ve Devridaim

  • Türbülans: Rastgele, geniş bant, tüm akışlarda mevcut
  • Devir daim: Organize dengesizlik, düşük frekanslı titreşimler, yalnızca düşük akışta
  • İlişki: Devridaim bölgeleri oldukça türbülanslıdır

Akış türbülansı, dönen makinelerdeki yüksek hızlı akışkan akışının doğal bir özelliğidir. Kaçınılmaz olsa da, yoğunluğu ve etkileri uygun giriş tasarımı, tasarım noktasına yakın çalışma ve akış optimizasyonu ile en aza indirilebilir. Türbülansı geniş bant titreşim ve gürültünün kaynağı olarak anlamak, ayrık frekanslı mekanik arızalardan ayırt etmeyi sağlar ve mekanik onarımlar yerine akış koşullarına odaklanan uygun düzeltici eylemlere rehberlik eder.

← Ana Dizin'e Geri Dön

Kategoriler: SözlükTitreşim Tanılama
WhatsApp