Диссертация (785882), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Однако функция изменения зазора для B-1 в диапазоневысоких перепадов давлений ещё не принимает горизонтальный характер, как, например, функции зазора для уплотнений B-2B и B-2C, показанные на рис. 6.21б.Щёточные уплотнения B-2B и B-2C демонстрируют различные характеристики закрытия зазора. Данные для щёточных уплотнений B-2были получены как для прямого, так и для обратного хода, что позволяет провести оценку гистерезисной характеристики щёточных пакетов. Вуплотнении B-2B, изготовленном из тонкой проволоки, происходит полное закрытие зазора уже при средних значениях перепада давления. В3056.2. Характеристики щёточных уплотненийа) Рад. зазор в уплотнении B-1б) Гистерезис в ЩУ B-2B и B-2C (SSB)Рис. 6.21. Изменение радиального зазора в щёточных уплотненияхуплотнении B-2C, изготовленном из толстой проволоки, функция радиального зазора вначале уменьшается, но затем становится постояннойпри относительно высоком значении (около 0.07 мм).Повышенный эффект закрытия зазора в уплотнении B-2B по сравнению с уплотнением B-1 также может быть объяснён отсутствием защитного кольца в обойме щёточного уплотнения B-2B.Гистерезисный характер зависимостей для щёточных уплотненийсвязан с трением между волокнами в щёточном пакете.
Зависимость величины свободного радиального зазора от истории нагружения, приведённая на рис. 6.21б, указывает на существование подобной зависимостидля расходных характеристик уплотнений B-2B и B-2C.6.2.2. Изменение толщины щёточного пакетаИспользуя значения остаточного радиального зазора в щёточныхуплотнениях, полученные экспериментально, проведена калибровка используемой модели пористой среды для каждого из измеренных значений давления подачи.
Толщина щёточного пакета изменялась с целью получения экспериментального значения расхода. Данная процедура позволяет получить функции изменения толщины (сжатия) щёточного пакета в зависимости от перепада давления.На рис. 6.22а показана расчётная схема уплотнения с одним щёточ-3066.2. Характеристики щёточных уплотненийным пакетом типа B-1 (см. табл.
2.11). Расчётная модель аналогичнастандартной ВГД-модели для уплотнения с тремя щёточными пакетами, описанной в разделе 3.4.3 (также, см. [299]).Результаты по радиальному зазору и толщине щёточного пакета,полученные экспериментально и теоретически, приведены на рис. 6.22б.Щёточный пакет B-1 заметно сжимается при малом перепаде давлений, а затем толщина пакета остаётся практически постоянной и равной 1.3 мм. Данное значение превосходит значение теоретической минимальной толщины пакета, определяемое с помощью ур.
(2.8), что согласуется с наблюдениями о том, что в реальных условиях толщина пакетане достигает своего теоретически минимального значения даже при высоких перепадах давления [207; 390].Расчётные значения по сжатию пакетов других щёточных уплотнений в зависимости от перепада давления приведены в разделе 7.3.НаправлениепотокаЩёточноеуплотнение B-1а) Схема узла с одиночным ЩУ B-1б) Экспериментальные значения зазора ирасчётные значения толщины пакетаРис. 6.22. Сжатие пакета в одиночном щёточном уплотнении6.2.3.
Давление в узлах с щёточными уплотнениямиВ данном разделе приведены экспериментальные и расчётные распределения давлений в осевом и окружном направлениях для различных исследованных лабиринтных, щёточных, а также щёточно-лабиринтных уплотнений.3076.2. Характеристики щёточных уплотненийНа рис. 6.23 показаны расчётные локальные распределения давления и структура потока воздуха в зоне щёточного пакета для уплотнений B-1, B-2B, B-2С и B-3 при давлении подачи 0.6 МПа. Расчёты былипроведены с использованием модели пористой среды для уплотнительной конфигурации типа SSB с двумя лабиринтными камерами передщёточным уплотнением.Сравнивая пакеты B-3 и B-1, можно наблюдать влияние геометриизащитного кольца на структуру потока.
В щёточном уплотнении B-3 наблюдается дополнительная зона рециркуляции непосредственно передпакетом, тогда как в уплотнении B-1 такая зона отсутствует.В щёточных уплотнениях без защитного кольца (уплотнения B-2Bи B-2C) пакет является по сути продолжением второй камеры щёточнолабиринтного уплотнения с увеличенной основной зоной рециркуляциипотока. Можно сказать, что в этом случае из-за отсутствия защитногокольца более значительная часть щёточного пакета (в радиальном направлении) участвует в понижении давления (особенно ярко это виднодля уплотнения B-2С).Сравнивая распределение давления непосредственно перед щёточным пакетом, можно отметить, что в лабиринтных камерах перед пакетом практически не происходит понижение давления в уплотненияхSSB-3, SSB-1 и SSB-2C.
Лишь в уплотнении SSB-2B заметно небольшоепадение давления перед щёточным уплотнением по сравнению с давлением подачи.Данный эффект более наглядно показан на рис. 6.24а, где приведены расчётные распределения давления в осевом направлении в четырёхкамерах конфигураций SSS и SSB. При представлении результатов используются следующие обозначения для камер: 1 – входная зона, 2 –камера после первого гребешка, 3 – камера перед щёточным пакетом, 4– выходная зона.В уплотнении SSB-3 в первых двух камерах давление практически не отличается от давления на входе. Понижение давления происходит лишь в щёточном пакете B-3, которое имеет нулевой номинальный радиальный зазор.
В конфигурациях с щёточными уплотнениями,установленными с положительным номинальным радиальным зазором3086.2. Характеристики щёточных уплотненийРис. 6.23. Распределение давления и структура течения в различныхщёточных уплотнениях(SSB-2B, SSB-2C), наблюдается небольшое падение давления в первыхдвух камерах, однако основную работу по понижению давления выполняет опять же щёточный пакет.Сравнение локальных отношений давлений между камерами конфигураций SSS-1, SSB-1 и BSS-1 показано на рис. 6.24б.
Результаты демонстрируют отличия в механизме понижения давления для щёточнолабиринтных узлов в зависимости от положения щёточного уплотненияпо сравнению с чисто лабиринтным уплотнением.На рис. 6.25 представлено сравнение экспериментального и расчётного распределения давления в осевом направлении для конфигураций SSB-2C и BSS-2C. В конфигурации BSS гребешки лабиринта болеезаметно участвуют в понижении давления, чем в конфигурации SSB.Можно отметить хорошее согласование между теорией и эксперимен-3096.2. Характеристики щёточных уплотненийа) Расчётные распределения давленийб) Эксперимент.
отношения давленийРис. 6.24. Распределения давлений в осевом направлении для различных щёточно-лабиринтных уплотненийтом для двух представленных конфигураций.В табл. 6.4 приведены типичные экспериментальные значения локальной степени понижения давления в каждой камере конфигурацийSSS-1 и BBB-1. Локальная степень понижения давления определяетсяпо формуле:камлок = кам , = 1 .
. . 3.(6.10)−1При малых перепадах давления обе конфигурации SSS-1 и BBB-1демонстрируют сходную способность для понижения давления в камерах. С увеличением суммарного перепада давления степень понижениядавления заметно ухудшается для первого и второго щёточных уплотнений в узле BBB-1 (происходит увеличение с значения 0.86 до 0.92).В лабиринтном уплотнении степень понижения для первого и второгогребешков практически не зависит от общего перепада давления (постоянное значение 0.85 для первого гребешка).Сравнение экспериментальных и расчётных значений локальногоперепада давления в камерах уплотнения BBB-1 показано на рис.
6.26.Данные на рис. 6.26 представлены для двух случаев: 1) малые значения давления подачи и начальной закрутки (левая ось ), 2) большиезначения давления подачи и начальной закрутки (правая ось ).Щёточные уплотнения 1 и 2 в узле BBB-1 демонстрируют значи-3106.2. Характеристики щёточных уплотненийРис. 6.25.
Сравнение осевого распределения давления в узлах SSB и BSSТаблица 6.4. Экспериментальная локальная степень понижения давления в уплотнениях SSS-1 и BBB-1Δ [МПа]0.1 (SSS) 0.11 (BBB)0.35 (SSS) 0.35 (BBB)0.85 (SSS) 0.9 (BBB)Номер камерыНомер камерыНомер камеры123412341234SSS-110.840.840.6810.850.790.3210.850.790.15BBB-110.860.850.6610.840.920.2810.920.930.11тельно меньший перепад давления по сравнению с последним ЩУ 3.Несмотря на заметные различия между экспериментальными и расчётными данными для случая малого давления подачи, модель позволяетс удовлетворительной точностью определить динамические коэффициенты (см. ниже).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
