Ontkoppelingseiwit Coriolis kracht en roterende drijfvermogen effecten op Full-veld warmte overdracht van eigenschappen van een roterende kanaal

Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen in de warmte-overdracht veld met inbegrip van veel beoordeeld op interne koeling van gegoten turbine rotorbladen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is de volledige verzamelde gegevens over de warmteoverdracht in het veld en de voorgestelde gegevensreductiemethode. Die zijn in staat om individuele en onderling afhankelijke effecten van de Coriolis plooien en roterende drijfvermogen op de lokale warmteoverdracht eigenschappen onthullen.

Het demonstreren van de procedure zal Kuo-Ching Yu, Wei-Ling Cai en Hong-Da Shen. Drie afgestudeerde studenten van mijn laboratorium. Het protocol vereist het gebruik van een roterende installatie die bestaat uit een as aangedreven door een motor.

De as drijft een roterend platform aan dat een testmodule ondersteunt. Het heeft ook een tegenwicht voor rotatiebalancering. Een infraroodcamera is in positie om de testmodule te scannen.

Kenmerken van de testmodule die wordt gebruikt voor het verzamelen van gegevens worden weergegeven in dit geëxplodeerde weergaveschema. Bij de bouw helpen het Teflon frame, zijwanden, scheidingswanden en boven- en achterplaten een vierkant kanaal uit het verleden met S-vormige inlaat- en uitlaatpoten te definiëren. De basis van de module hecht zich aan het roterende platform.

Tijdens experimenten, roestvrij stalen folie eindwanden dragen stroom om verwarming flux te genereren. Koperen platen helpen de folie op zijn plaats te houden. Een luchtplenum kamer levert onder druk luchtstroom door de basis iets uit de middellijn van het inlaatbeen.

Tot slot gaat de uitlaat van het uitlaatbeen ook door de basis. Eenmaal gemonteerd en in positie, de blootgestelde folie eindwand is de toonaangevende eindwand in de rotatie. Bereid u bij de gemonteerde testmodule voor om de thermische emissiviteit te meten.

Er hangen verwarmingsfolie tussen infraroodcamera en de testmodule. Maak de elektrische aansluitingen voor verwarming. Toegang tot de zijkant van de folie die het dichtst bij de testmodule ligt.

Aan die kant in het midden van de folie installeer een gekalibreerd thermokoppel. Vervolgens de aandacht richten op de camera naar voren van de folie. Bereid deze kant tegenover het thermokoppel door het spuiten van een dunne laag zwarte verf op.

Nu gebruik te maken van behuizing om de camera te isoleren in verwarmingfolie tijdens het verzamelen van gegevens. Voer elektrische stroom aan de verwarmingsfolie om een symmetrisch stroomveld te creëren. Zodra het systeem in steady-state is, meet de temperatuur door thermocouple en infrarode thermografie.

Herhaal de meting met verschillende verwarmingskrachten. Verwijder na het voltooien van de metingen het thermokoppel uit de folie. Houd de rig klaar voor het maken van warmteoverdracht tests.

Dit omvat apparatuur voor het onder druk zetten van het testkanaal. Wees bereid om het tegenwicht gewicht aan te passen om het evenwicht van de rig vast te stellen. Controleer of stel eerst statische balancering van de roterende installatie vast.

Eenmaal bereikt, zal de rotor blijven in een hoekige positie die het is ingesteld op. Voor dynamisch balanceren, start de rig draaien op de gewenste constante snelheid. Begin met infraroodbeeldvorming en bekijk de vastgelegde beelden.

Wanneer de rig niet in dynamische balans is, is het thermografische beeld van de metingen niet stabiel. Om dynamisch evenwicht te bereiken, geleidelijk aanpassen van het contragewicht. Wanneer een dynamisch evenwicht wordt bereikt, zal er een stabiel thermisch beeld zijn onder de loopomstandigheden.

Haal de testmodule uit de roterende installatie en breng deze naar een bank. Vervolgens toegang tot de modules koelvloeistof kanaal. Hebben thermische isolatie materiaal beschikbaar, in dit geval isolerende vezels.

Vul het koelkanaal naar de testmodule met de thermische isolatie. Hier wordt het kanaal voldoende ingevuld voor de volgende stappen in het protocol. De testmodule opnieuw in elkaar zetten en voorbereiden op het opnieuw monteren op het tuig.

Sluit alle stroom in instrumentkabels opnieuw aan. Breng de testmodule terug naar de roterende installatie, breng verwarmingsvermogen aan en stel de voorwaarden voor de meting in. Controleer de wandtemperatuur na verloop van tijd, meestal meer dan drie uur.

De temperaturen op de twee tijdstippen van belang worden uitgezet onder het thermische beeld. Wanneer de temperatuurvariatie minder dan 0,3 Kelvin is, registreert u de wand bij omgevingstemperaturen en het verwarmingsvermogen. Doe meerdere metingen terwijl de verwarming, rotatiesnelheid en richting systematisch worden gesytaleerd.

Wanneer gedaan neem de module terug naar een bank om het isolerende materiaal te verwijderen alvorens het op de installatie opnieuw te monteren. Voer vervolgens de warmteoverdrachtstest uit met de testmodule. Start de spreadsheet die voor het experiment is ontwikkeld.

Definieer in de juiste cellen de geometrische parameters die aan de testmodule zijn gekoppeld. Start bij de opstelling de koelvloeistofstroom in het testkanaal. Voer in de spreadsheet de gemeten waarden in voor omgevings- en vloeistoftemperaturen, koelvloeistofmassastroomsnelheid, atmosferische druk en de gemeten statische druk van koelvloeistof.

De software berekent het Reynolds-nummer en geeft het weer. Als het niet het gewenste Reynolds-getal is, wijzig dan de koelvloeistofmassastroomsnelheid. Ga dan opnieuw naar de gemeten parameters om het nieuwe Reynolds-nummer te vinden.

Activeer het thermografiesysteem met het Reynolds-nummer. Vervolgens de verwarmingskracht leveren en regelen om de wandtemperatuur in te stellen. Controleer of de temperatuur een constante toestand heeft bereikt bij de vooraf gedefinieerde waarde door te controleren of het temporele wandtemperatuurprofiel vlak is.

Voer in de spreadsheet de gemiddelde wandtemperatuur in over het gescande gebied. Voer ook de verwarmingsspanning en de verwarmingsstroom in. Voor basislijntests worden de gegevens voor nabewerking opgeslagen wanneer de voorwaarden zijn ingesteld.

Voor de roterende warmteoverdracht test blijven door het activeren van de motor om te beginnen met draaien. Voer de rotatiesnelheid van de as in de spreadsheet in. De software bepaalt het rotatienummer voor de huidige omstandigheden.

Pas de rotatiesnelheid aan om het beoogde rotatienummer te verkrijgen. Om de gewenste Reynolds- en notatienummers in een stabiele toestand te bereiken, kan het nodig zijn om de koelvloeistofstroom te verfijnen. Rotatiesnelheid en verwarm het vermogen meerdere keren.

Sla alle roterende gegevens over warmteoverdracht op voor nabewerking. Doorgaan met het systematisch verzamelen van gegevens voor verschillende waarden van de experimentele parameters. In deze beelden van de S-kanaaltestmodule met koelvloeistofstromen bij verschillende Reynolds-nummers is er ruimtelijke variatie van Nusselt-getallen als gevolg van centrifugale krachten veroorzaakt door wervels.

Deze percelen weerspiegelen het gebied gemiddeld warmteoverdracht eigenschappen over de toonaangevende en trailing eindwanden van de S-kanaal module. De rotatie naar statische Nusselt-getalverhouding als functie van drijfvermogensaantal gaat van onder naar boven voor de voorste wand. Voor de trailing edge muur, de verhouding is nooit onder een.

Let op, voor vast rotatienummer en verschillende Reynolds-nummers variëren de genormaliseerde Nusselt-nummers over een klein bereik. Verschillende kanaaltypen hebben ander gedrag. Voor een bepaald rotatienummer geeft extrapolatie tot nul drijfvermogen het warmteoverdrachtsniveau als gevolg van Coriolis-krachten met verdwijnend drijfvermogen voor de voorste muur.

Soortgelijke analyse werkt voor de trailing wall. Hier is de variatie van de rotatie naar statische Nusselt getal verhouding bij verdwijnend drijfvermogen als functie van rotatienummer voor verschillende kanaalgeometrie. De gegevens bleek de ontkoppelde Coriolis kracht effecten op het gebied gemiddeld warmte-overdracht eigenschappen van de voorloop-en trailing edge eindwanden.

Deze gegevens tonen aan dat de impact van drijfvermogen op de warmteoverdracht-eigenschappen van een roterend kanaal afhankelijk is van rotatienummer. Deze methode kan dus inzicht geven in de koelprestaties van roterend kanaal in een gegoten turbinerotorblad. Het kan ook worden toegepast op andere systemen, zoals amature koeling van rijke kern motor.

Over het algemeen, individuen nieuw op deze methode of cyclus, omdat de warmte-overdracht meting van een roterend oppervlak is moeilijk. Eenmaal onder de knie, kan deze techniek worden gedaan in 100 uur als het goed wordt uitgevoerd. Tijdens een poging tot deze procedure, is het belangrijk om te onthouden om voortdurend te controleren op koelvloeistof stroom lekkage.

Na de ontwikkeling maakt deze techniek de weg vrij voor onderzoekers op het gebied van gegoten turbinemotor om het volledige veld Nusselt-nummerverdelingen in rotorbladen te verkennen. Na het bekijken van deze video, moet u een goed begrip van hoe ontkoppeld effecten van Coriolis plooien en roterende drijfvermogen op volledige veld agenten voor eigenschappen van de roterende kanalen en toepassingen te werpen turbine rotorbladen.