شبیه‌سازی عددی نشت‌بند گازی خشک یک کمپرسور گریز از مرکز

نوع مقاله : پژوهشی کامل

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

چکیده

در این پژوهش با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی، ویژگی‌های دینامیکی جریان در سه مدل از شیارهای یک و دو‌جهته نشت‌بند گازی خشک یک کمپرسور گریز از مرکز، شبیه‌سازی می‌شود. ناحیه محاسباتی شامل فیلم گاز بین دو رینگ ثابت و چرخان و فضای درون شیارها است. عملکرد نشت‌بند تحت ضخامت‌های مختلف مورد بررسی قرار می‌گیرد. به منظور انجام حل عددی، معادله­های پیوستگی و ناویر - استوکس با فرض سیال گاز ایده­آل با استفاده از سلول‌های با‌سازمان و شش وجهی، حل می­شوند. رژیم جریان لایه‌ای در نظر گرفته می‌شود. نتایج به دست آمده شامل توزیع فشار، نیروی بازکننده، میزان نشتی و سفتی فیلم گاز می‌باشند. ابتدا نشت­بند یک جهته مدل شده و نتایج حاصله با نتایج تجربی مقایسه می­شوند. در ادامه دو مدل هندسی متفاوت شیار دو جهته مورد استفاده قرار می­گیرند و نتایج بدست آمده مقایسه می‌شوند. نتایج نشان می­دهند که نیروی بازکننده و سفتی فیلم گاز در دو مدل هندسی با شیار دو جهته از شیار یک‌جهته بیشتر هستند. همچنین میزان نشتی در این دو مدل هندسی نیز نسبت به شیار یک جهته کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


]1[ بهادری م, زیرک س. بررسی عددی تاثیر پارامترهای هندسی و سرعت روتور بر میزان دبی نشتی براش سیل توربین‌ گاز. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 49، ش. 4، ص 37-45، 1398.
]2[ سدری ف, ریاسی ع. تحلیل عددی و تجربی الگوی نشتی در یک پمپ دنده‌ای دندانه خارجی. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 49، ش. 1، ص 147-155، 1398.
]3[ یعقوب ب. بررسی علت خرابی مکرر Seal Gas Dry کمپرسور و پیشنهادات اصلاحی مطرح شده. پنجمین کنفرانس تجهیزات دوار در صنعت نفت و نیرو. تهران، 1392.
[4]           Stahley J.S. Dry gas seals handbook. PennWell Books, 2005.
[5]           Peng X.D., Liu K., Bai S.X., Li J., Sheng S., Dynamic opening characteristics of dry gas seals with typical types of spiral grooves. CIESC J; 64: pp. 328–333, 2013.
[6]           Wang H., Zhu W., Wang Q., Huang Z., Zhang C., Numerical simulation on flow field of spiral grooved dry gas seals. In: 2010 International Conference On Computer Design and Applications. IEEE, pp. V5-227, 2010.
[7]           Shahin I., Gadala M., Alqaradawi M., Badr O., Three dimensional computational study for spiral dry gas seal with constant groove depth and different tapered grooves. Procedia Eng; 68: pp. 205–212, 2013.
[8]           Hu J. B., Tao W.J., Zhao Y.M., Wei C., Numerical analysis of general groove geometry for dry gas seals. In: Applied Mechanics and Materials. Trans Tech Publ, pp. 544–551, 2014.
[9]           Yin X., Peng X. Numerical analyses of a spiral groove dry gas seal under slip flow conditions. In: The Seventeenth International Offshore and Polar Engineering Conference. International Society of Offshore and Polar Engineers, 2007.
[10]         Li R.N., Shen J.F., Han W., Li Q., Li D., Ding X.X., Numerical Evaluation of Micro-Channel Flow Characteristics in TGroove Dry Gas Seal. J Lanzhou Univ Technol; 5, 2009.
[11]         Gao L. Steady Simulation of T-groove and Spiral Groove Dry Gas Seals. Int J Heat Technol; 37: pp. 839–845, 2019.
[12]         Jiang J., Peng X., Zong C., Zhao W., Chen Y., Li J., Enhancing film stiffness of spiral groove dry gas seal via shape modification at low speed: numerical results and experiment. Tribol Trans; pp. 1–11, 2019.
[13]         Yan W., Qiong H., Jianjun S., Da W., Xiaoqing Z., Numerical analysis of T-groove dry gas seal with orientation texture at the groove bottom. Adv Mech Eng; Doi: 10.1177/1687814018821775, 2019.
[14]         White F.M. Fluid mechanics. New York: McGraw-Hill, 2011.
[15]         Gabriel R.P. Fundamentals of spiral groove noncontacting face seals. Lubr Eng; 50: pp. 215–224, 1994.
[16]         Su H., Rahmani R., Rahnejat H., Thermohydrodynamics of bidirectional groove dry gas seals with slip flow. Int J Therm Sci; 110: pp. 270–284, 2016.
[17]         Jing X., Xudong P., Shaoxian B., Xiangkai M., CFD simulation of microscale flow field in spiral groove dry gas seal. In: Proceedings of 2012 IEEE/ASME 8th IEEE/ASME International Conference on Mechatronic and Embedded Systems and Applications. IEEE, pp. 211–217, 2012.
]18[ رهی ع, حقانی الف، صفرپور پ. تاثیر پارامتر‌های سیستم بر روی رفتار آشوبناک روتور-دیسک-یاتاقان به همراه اثر مالشی بین دیسک و استاتور. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 48، ش. 3، ص 125-133، 1397.