Kayma faktörü - Slip factor

İçinde türbomakine, kayma faktörü içindeki sıvı kaymasının bir ölçüsüdür. pervane bir kompresör veya türbinin, çoğunlukla bir santrifüj makinesinin. Sıvı kayması, sıvının pervaneyi pervanenin kanat / kanat açısından terk ettiği açıdaki sapmadır. Eksenel pervanelerde oldukça küçük olan (aynı yönde giriş ve çıkış akışı) kayma, radyal pervanelerde çok önemli bir fenomendir ve iş girdisinin veya iş girdisinin doğru tahminini belirlemede yararlıdır. enerji transferi pervane ve akışkan arasında, basınçta artış ve hız üçgenleri pervane çıkışında.

Sıvı kayması için basit bir açıklama şu şekilde verilebilir: z açısal hızda dönen kanatların sayısı ω. Pervane kanatlarının arka ve ön yüzleri arasında pervane geçidinden saat yönünde akış sırasında basınç ve hızda bir fark gözlemlenebilir. Pervane kanadının ön yüzünde, kanadın arka yüzünde yüksek hız ile daha düşük basınca kıyasla yüksek basınç ve düşük hız gözlenir. Bu, havanın herhangi bir yarıçapta eşit olmayan hız dağılımı ile pervane hızına eşdeğer girdap hızını elde etmesini önleyen pervane kanadının etrafında ω yönünde bir sirkülasyonla sonuçlanır.

Bu fenomen çıktı girdabını azaltır hız türbin veya kompresörden elde edilen net güç çıktısının bir ölçüsüdür. Dolayısıyla, kayma faktörü, artan akış hızı ile artan, geliştirilen net gücü etkileyen bir kayma kaybını barındırır.

Kayma faktörünü oluşturan faktörler

• Akraba girdap.
• Arka girdap.
• Çark tasarımı veya geometrisi

1. Ortalama bıçak yükü.
2. Bıçak kalınlığı.
3. Sonlu kanat sayısı.

• Sıvı giriş koşulları.
• Çalışma sıvısı viskozite.
• Etkisi sınır tabakası büyüme.
• Akış ayrımı.
• Akış paketlerinin duvarlarındaki sürtünme kuvvetleri.
• Sınır tabakası tıkanması.

Kayma faktörü için Matematiksel Formüller

Şekil 1. İdeal ve Gerçek hız üçgenleri pervane çıkış

Matematiksel olarak, 'σ' ile gösterilen Kayma faktörü, pervane çıkışındaki girdap hızı bileşenlerinin gerçek ve ideal değerlerinin oranı olarak tanımlanır. İdeal değerler analitik yaklaşım kullanılarak hesaplanabilirken, gerçek değerler deneysel olarak gözlemlenmelidir.

${ displaystyle sigma = { frac {V '_ {w2}} {V_ {w2}}}}$

nerede,

V '_w2 : Gerçek Whirl Velocity Bileşeni,

V_w2 : İdeal Girdap Hızı Bileşeni

Genellikle, σ, 0,8-0,9 arasında değişen bir ortalama ile 0-1 arasında değişir.

Kayma Hızı şu şekilde verilir:

V_S = V_w2 - V '_w2 = V_w2(1-σ)

Girdap Hızı şu şekilde verilir:

V '_w2 = σ V_w2

Kayma Faktörü korelasyonları

• Stodola Denklemi: Stodola'ya göre, çark geçişinin tüm çıkış oturumunu dolduran göreceli girdaptır. Belirli bir akış geometrisi için, pervane kanatlarının sayısındaki artışla birlikte kayma faktörü artar, bu nedenle kayıplar için önemli parametrelerden birini oluşturur.

${ displaystyle sigma = 1 - { frac { pi} {z}} { frac { sin beta _ {2}} {(1- phi _ {2} cot beta _ {2} )}}}$

nerede, z = bıçak sayısı ve ${ displaystyle phi _ {2} = { frac {V_ {r2}} {U_ {2}}}}$ ^[1]

Radyal uç için, β₂ = 90⁰ ∴ ${ displaystyle sigma = 1 - { frac { pi} {z}}}$

Teorik olarak, Mükemmel ideal akış kılavuzluğunu elde etmek için, ince kanatların sayısı sonsuz ölçüde artırılabilir, böylece akış, pervaneyi tam bir kanat açısında terk etmelidir.

Bununla birlikte, daha sonraki deneyler, belirli bir değerin ötesinde, bıçak sayısındaki daha fazla artışın, tıkanma alanındaki artıştan dolayı kayma faktörünün azalmasına neden olduğunu kanıtladı.

• Stanitz Denklemi: Stanitz, kayma hızının kanat çıkış açısına bağlı olmadığını buldu ve bu nedenle aşağıdaki denklemi verdi.

${ displaystyle sigma = 1 - { frac {1.98} {z (1- phi _ {2} cot beta _ {2})}}}$

nerede, z = bıçak sayısı,

β₂ 45'ten değişir⁰ 90'a kadar⁰.

Radyal uç için: β₂ = 90⁰ ∴ ${ displaystyle sigma = 1 - { frac {1.98} {z}}}$

• Balje'nin formülü: Radyal uçlu için Balje tarafından verilen yaklaşık bir formül (β₂=90⁰) bıçak çarkları:

${ displaystyle sigma = [1 + { frac {6.2} {z.n ^ {2/3}}}] ^ {- 1}}$

burada, z = bıçak sayısı, n = ${ displaystyle { frac {Pervane Uç Çap} {Göz Ucu Çap}}}$

Yukarıda açıklanan modeller, Kayma faktörünün yalnızca Pervanenin geometrisinin bir fonksiyonu olduğunu açıkça belirtir. Bununla birlikte, daha sonraki çalışmalar, Kayma faktörünün diğer faktörlerin yanı sıra 'kütle akış hızı', viskozite vb.

Ayrıca bakınız

• Sınır tabakası
• Akışkanlar mekaniği
• Akış ayırma

Notlar

• Kanat açısında pervane çıkışına doğru düşüşün, artan akış hızı ile kayma faktöründe artışa yol açtığı ve bunun tersi olduğu bulunmuştur.
• Kayma Faktörü, arka girdap nedeniyle kütle akış hızının bir fonksiyonu olarak.

Referanslar

1. Radyal pompa çarklarında akış simülasyonu ve kayma faktörünün değerlendirilmesi (Temmuz 2015), http://pia.sagepub.com/content/early/2015/07/08/0957650915594953.full.pdf?ijkey=pW8QmRIKoDzyXzO&keytype=finite.
2. Seppo A. Korpela (2011), Turbomakine Prensipleri. John Wiley & Sons, Inc. ISBN  978-0-470-53672-8.
3. S.L. Dixon (1998), Akışkanlar Mekaniği ve Turbomakinenin Termodinamiği. Elsevier Butterworth-Heinemann, Inc. ISBN  0-7506-7870-4.
4. Rama Gorla, Aijaz Khan, Turbomachinery: Tasarım ve Teori. Marcel Dekker, Inc. ISBN  0-8247-0980-2.
5. Akışkan Makinesi - FKM
6. Tasarım ve Tasarım Dışı Koşullarda Pervaneler için Birleştirilmiş Kayma Faktörü Modelinin Analizi ve Doğrulanması
7. Santrifüj Pompalarda Kayma Faktörünün Sayısal Çalışması ve Performansını Etkileyen Çalışma Faktörleri
8. Akışkan Makineleri - NPTEL
9. Radyal Uçlu Santrifüj Fanda Kayma Faktörünün Deneysel ve Analitik İncelenmesi.