Model wytrzymałościowy wirnika wentylatora wysokotemperaturowego z uwzględnieniem pełzania

ZESZYTY NA UK OW E POLI TE CH NI KI Ś L Ą g K I E J 1985

S e r i a : E N E R G E T Y K A z. 9 1 N r kol. 8 5 6

G e r a r d K O S M A N A n d r z e j R U S I N

I n s t y t u t M a s z y n i U r z ą d z e ń E n e r g e t y c z n y c h P o l i t e c h n i k i ś l ę e k l a j

M O D E L W Y T R Z Y M A Ł O Ś C I O W Y W I R N I K A W E N T Y L A T O R A

W YSOKOTEM PERATUROW EGO

Z U W Z G L Ę D N I E N I E M P E Ł Z A N I A

S t r e s z c z e n i e . W pracy rozpatrzono wybrane zagadnienia konstruk- cyjne wentylatorów wysokotemperaturowych. Przedstawiono model wy­

trzymałościowy w irnika w e n ty lato ra z uwzględnieniem p ełza n ia mate­

r i a ł u . Podano sposób aproksymacji wyników badań pełzeniowych 1 ob­

l i c z e n i a naprężeń dopuszczalnych. Opracowany model umożliwia ocenę żywotności w irn ik a . "

1. Wstęp

W p r o c e s i e p ro jek to w a n ia, a n a stę p n ie w c z a s i e e k s p l o a t a c j i wentylato­

rów wysokotemperaturowych i s t o t n ą r o l ę odgrywają zagadnienia termiczne, z w i ą z a n e z podwyższoną tem peraturę przepływającego czynnika. Dotyczy to zwłaszcza z e społu w iru ją c e g o , którego niezawodność decyduje w dużej mie­

rze o niezawodności ca łe go w e n ty la to r a . Główne problemy konstrukcyjne i e k s p lo a ta c y jn e wentylatorów wysokotemperaturowych omówiono w [ l ] i [ 2 j .

W y b r a n e z a gadnienia term iczne przedstawiono także w [3] i [4 J.

W pracy [ 3 ] rozpatrzono s t a n termiczny wału w warunkach ustalonych.

Przedstawiono model i metodę o b lic z e ń rozkładu tem peratury w wale i roz­

pływu stru m ie n i c i e p ł a do poszczególnych elementów zespołu w irującego, współpracujących z wałem. Zagadnienie to ma i s t o t n e znaczenie, w tym dla opracowania ułoźyekowania i doboru odrzutnika c i e p ł a . Oprscowanie [ 4 J za­

wiera wyniki a n a liz y stanu naprężenia w t a r c z y nośnej i nakrywającej wir­

nika w e n ty la to ra promieniowego. Z uwagi na tem peraturę pracy równą 650°C w o b l ic z e n ia c h uwzględniono p e łz a n ie m a te r ia łu w irnika. Analiza dotyczy w e n ty lato ra projektowanego w [ 5 ] .

W n i n i e j s z e j pracy przedstawiono model wytrzymałościowy ta rc z y nośjnej i nakrywającej w irnika opracowany w [ 4 ] .

2. Modele wirników d la zagadnień sprężystych

Pu nk te m w y j ś c i e d o a n a l i z y z a g a d n i e ń pe łz an ia w i r n i k ó w w e nt yl at or ów

w y s o k o t e m p e r a t u r o w y c h są m o d e l e w y t r z y m a ł o ś c i o w e o p is uj ąc e atan sprężysty.

348 G. Kosman, A. Rusin

(a d (jX * ^ r

Rys. l

a) w y c i n e k w i r n i k a , b) o p i a o d k s z t a ł c e ń w i r n i k a

D o w y z n a c z a n i a n a p r ę ż e ń s p r ę ż y s t y c h w w i r n i k u w y k o r z y s t u j e s i ę n a j c z ę ­ ś c i ej t e o r i ę t a r c z i p ł y t k o ł o w y c h o o r t o t r o p l i k o n s t r u k c y j n e j . D l a u z y ­ s k a n i a r ó w n a ń r ó w n o w a g i r o z p a t r u j e m y e l e m e n t w y c i ę t y d w o m a p r z e k r o j a m i

cylindrycznymi oddalonymi o dr 1 dwoma merydionalnymi oddalonymi o

b y » 2ST /z. DaZeli przez 6r l , 6r2< 6 j i 6t2 oznaczyć naprężenia pro­

mieniowe i obwodowe w punktach 1 1 2 (rye. l a ) a przez i 6^ naprę­

żenia w punktach 3 1 4 , to równenie równowagi s i ł przyjmuje p o s t a ć :

2p[rh(fJri*<Sr2\j * I? 3r [b8^< W j " h(6tl+<W + ’ 0 ^

gdzie i

A(r) ■prfc>2 ^2rh +

W p o d o b n y s p o s ó b m o Z n a w y z n a c z y ć r ó w n a n i a r ó w n o w a g i m o m e n t ó w . Te d w a

r ó w n a n i a u z u p e ł n i o n e w z w l ę z k l f i z y c z n e 1 g e o m e t r y c z n e c a ł k o w i c i e o p i s u j ę

s t a n w y t r z y m a ł o ś c i o w y w i r n i k a . Z a k ł a d a j ę c , Z a p r z e k r ó j c y l i n d r y c z n y w i r -

Model w y t r z y m a ł o ś c i o w y w i r n i k a wentylatora. 349 nika nleobciążonego przechodzi po odkształceniu w stożek, można przemiesz­

czenie promieniowe dowolnego punktu przedstawić następująco (r y s. Ib ).

u ■ Uj -ocz (2)

gdzie:

Uj - przem ieszczenia w płaszc zy źn ie z = 0 (punkt i ) .

Odkształcenia względne w kierunku promieniowym i obwodowym są geometrycz­

nie związane ż przemieszczeniami związkami

du u - du

fir “ air' « t * r* ^ ł " 37 (3)

gdzie:

¿ 2 - o d k e z ts ł c e n i e ł o p a t k i .

Uwzględniając o s t a t n i e z a le ż n o ś c i w równaniach prawa Hooke's d i s dwukie­

runkowego etanu naprężenia otrzymujemy:

<Sr - Ł - 2 37 * * (r1 * z r5 ] (4)

E K _ ot . / dul _ doc^l E r T ^ L “ - Z r + 'i ( 3 ^ - 2 3F)J

Model odpowiadający wymienionym założeniom J e s t analizowany np. w pracach [6 , 7, 8 ] , Wymienione prace róż nią s i ę przede wszystkim metodami rozwią­

zania równań różniczkowych. Są to przeważnie metody p rz y b liż o n e , nume­

ryczne. Bedania własne w tym z a k r e s i e przedstawiono w pracy

^{[ 9 ] .}

W o b lic z e n ia c h praktycznych przyjmuje e i ę szereg dodatkowych założeń u p raszczających. W z a le ż n o ś c i od p rz y ję ty c h uproszczeń otrzymujemy n a s t ę ­ pujące grupy modeli:

a) t a r c z a bez ło p a t e k ,

b) ta r c z e z obciążeniem bocznym, c) t a r c z a z łopatkam i,

d) t a r c z o - p ł y t a z łopatkam i.

Szczegółowe omówienie wymienionych modeli zawiera praca

[ 9 ] .

J e ż e l i w równaniu ( l ) pominiemy zg in a n ie w irnika (co j e s t uzasadnione w przypadku wirników o małej sze rokości), »o równanie równowagi upraszcza s i ę do p o s t a c i

T d (s yr) ? o

j p r ( h * y ) 6 r - h 6 t + — -j - — “ f ? “' r (h + y) ⁽⁵⁾

350 6. Kosman, A. Rusin

g d z i e :

F (r) - pole p rz ek ro ju ło p a t e k , z - lic z b ę ło p a te k .

Szersze możliwości modelowania stanu naprężenia w w irnikach s to p n i promieniowych daje metoda elementów skończonych. Przykładowo wyniki mode­

lowania podano w [ 10 ] i [ l i ] .

2

uwagi

n a

p r z y ję t y c e l n i n i e j s z e j pracy - a n a li z ę naprężeń i o d k s z t a ł ­ ceń elsmentów w irnika w warunkach p e łz a n ia - do dalszych rozważań p r z y j ­ mujemy model tarczowy, ponieważ o b lic z e n ia metodę elementów skończonych wirników s to p n i promieniowych nawet d la zagadnień sprężystych stanowię Jeszcze problem na e t a p i e r e a l i z a c j i numerycznej.

3. Założenia 1 podstawowe równania t e o r i i s t a r z e n i a

Na podstawie wyników badań procesu p e łz a n ia opracowano w iele równań opisujęeych zależność między o d k sz ta łc e n ia m i, naprężeniam i, prędkościami zmień tych w ie lk o ś c i, tem peraturę i czasem. Z ale żn o ści t e stanowię pod­

stawę różnych t e o r i i p e łz a n ia . N a jc zęśc ie j spotykanymi sę t e o r i e s t a r z e ­ n i a , p ł y n i ę c i a , umocnienia, parametrów s t r u k t u r a l n y c h i d z ie d z ic z e n ia .

Teorie s t a r z e n i a z a k ła d a , ża

w

ok re ślo n e j tem peraturze

T

między od­

k s ztałc en iam i (intensyw nościę o d k s z t a ł c e n i a ) , naprężeniem (intensywnościę naprężenia) i czasem i s t n i e j e zależność

co oznacza i s t n i e n i e w o k re ślo n e j tem peraturze powierzchni we współrzęd­

nych ćj^, d^, t . P rze cin ajęc tę powierzchnię płaszczyznami prostopadłymi do o s i i t otrzymuje s i ę - krzywe p e łz a n ia ( r y s . 2a).

<5^, t ) = O dla T = idem. ( 6 )

■ f ( t ) d le = idem _C7)

- izochroniczne krzywe p e łz a n ia (ry s. 2b)

«1 “ f ( t ^ ) t » idem ( 8 )

Podane krzywe o p isu je s i ę przybliżonymi zależnościam i analitycznym i.

N a

przykład krzywe p ełza n ie aproksymuje s i ę formułami

Model w y t r z y m a ł o ś c i o w y w i r n i k a w e n t y l a t o r * . . 351

Rye. 2

a) krzywe p e ł z a n i e , b) izochroniczne krzywe pełzania

lub

fii “ Q i ( V T) 4>(t) + Q2 (61 , T)t (10)

g d z i e :

ty- c i ą g ł a , szybko m alejące funkcja czasu [ l 2 j .

Z e wzoru (10) wynika, że dla małych w a rto śc i czasu drugi składnik moż­

na pominąć (pierwszy okres p e ł z a n i a ) . Gdy w a rto ś c i czasu są duże,pierwszy składnik można pominąć. Funkcja Q2 przedstaw ia wówczas minimalną pręd­

kość o d k s z ta łc e n ia p e ł z a n i a . Wyrażenie (10) j e s t o g ó ln ie js z e n iż (9 ).

Funkcję Q przyjmuje s i ę n a j c z ę ś c i e j jako potęgową funkcję naprężenia

Q = ( U )

g d z i e :

n - s t a ł a materiałowa zależna od temperatury.

Różnorodność aproksymacji funkcji 11 Jest większa. I tak r,p. w £ l 2 ,

13, 14] przyjmuje s i ę

Q ( T , t) - O ^ t ) ® ( T ) (12)

lub

a ( T . t) - a(T) + k(T)t (13)

3S2 G. Kosman, A. Rusi n

D o d a l s z y c h r o z w a ż a ń p r z y j a u j e a y z a l e ż n o ś c i

g j « (a ♦ k O ó J . d l a T » I d e a (14)

lub o g ó l n i e j

E ±

- Q ( t . T) 6 " (15)

ponieważ w wielu przypadkach nie j e s t potrzebna aproksymacja fu n k c ji Q .

4. Model wytrzymałościowy wirnika z uwzględnieniem p e łz a n ia Model wytrzymałościowy w irnika stanowię:

- równanie równowagi, - związki geometryczne, - zwięzki fizyczne.

W stosunku do zagadnień sprężystych u le g a ję zmianie zwięzki fizyczne i geometryczne. Nie ulega natom iast zmianie równanie równowagi ( 5 ) . Ceł- kujęc powyższe równanie w granicach RQ do r otrzymujemy;

R O

r

(16) R _O

g d z i e :

Przyjmujęc oznaczenia:

r

(17)

R, O g d z i e :

6 r

» - p - c i ś n i e n i e w o t w o r z e p i a s t y .

O

Model wytrzymałościowy wirnika wentylatora. ₃₅₃

i p rz e k s z t a łc a ją c równanie (16) otrzymujemy:

r

ó r ■ FTK7yT(/ h<St d r ♦ ' * (6t y r - 6t o yoRo ) ~ R0 (ho+yo)p- ł ) (l8) Ro

Dla promienia zewnętrznego r * R mamy 6 f ■ 0.

Z równania (18) otrzymujemy:

Ro ( V yo)p h6t dr “ '•d tRyRR + ', ó t o Roy0 + ®1R “ 0 (19)

g d z i e :

R

® i r ■ ?C ° Z f f 2 ( h + y ) d r ( 2° )

R o 6 tR - 6 t (R)

yR - y(R).

Z w l ę z k l m i ę d z y p r z e m i e s z c z e n i e m promieniowym i odkształceniami m a j ę p o ­ s t a ć

6tp “ F l e rp “ f? (21)

Odkształcenie promieniowe ma c h a r a k t e r pochodnej częstkowej przemieszcze­

nia po prom ieniu, ze względu na t o , Ze w warunkach p e łz a n ie przemieszcze­

nie promieniowe j e s t funkcję promienia i czasu.

Ellm inujęc z równać (21) przem ieszczanie u otrzymujemy warunek n i e -

r ę z d z l e l n o ś c i :

£ tp - £ rp ■ 0 ( 2 2 '

Psi»ad t o [ 15 ]

e r p - fi ( ¿P -<96t ) ( 2 3 )

(24)

6. Kosman, A. Rusi n

gdz ie :

» 4 *

Uwzględniając (15) otrzymujeeys

(25)

n-1

l*>- (<¡>1 * <>2 r - ó ^ ) " 5” . a (26)

Wprowadza ję c d o w a r u n k u n i a r o z d z i & l n o ó c l z w i ę z k i ( 2 3 * 2 5 ) o t r z y m u j e m y r ó w ­ n a n i e

^ <fl<ir)J + ^{fr(i *} *9) (ót - ór) = O ⁽²⁷⁾

Z r ó w n a n i a (27) o t r z y m u j e m y f o r m u ł ę ó k r o ś l a j ę c ą n a p r ę ż e n i e o b w o d o w e w wa­

runkach pełza n ia

fil ( i-łp) (i-~(p+ęZ ) 2

H = T •. °*P [- <ł + ^ ) J _ dr

f J I T ⁽²⁸⁾

g d z i e s

C - a t a ł a c a ł k o w a n i a 6 r

* ’ i '

S ta ł ę całkowania C w y z n a c z y m y z w a r u n k u n a b r z a g u zewnętrznym:

(29)

6 r « O d l a r a f ? S t ę d ;

R Q {V y 0 )P * * 1 R łlf}<it O R 0 Y 0

A . h dr ♦ <v . , A RV RR i W

o W

g d z i e :

(30)

■i -n=T • 8X

p

(l-$<p)(l-ę)+p2 )

[ - < * • « > J ? ] ( » )

Model wy trzymałościowy wi rnika wentylatora.. 355

A, ‘R ' "rjĘT

( l - ^ H l - ^ f ) “ 5"

1

_{— ]■ .}

e x p - (ł +<0 )

( 3 2 )

ó r (R)

? R “ 67TRT

W o bec p o w y ż s z e g o

n a p r ę ż e n i e ó t 1 6 p o k r e ś l a j ę f o r m u ł y :

( 3 3 )

r

D l a z a l e ż n o ś c i ( 1 2 ) o r a z z a ł o ż e n i a , ż e y Q « O r ó w n a n i 8 ( 3 3 ) i ( 3 4 ) u p r a ­ s z c z a j ą s i ę d o p o s t a c i :

D l a t a r c z y b e z o t w o r u w ś r o d k u t a r c z y m a m y :

ć»p ■ d l a r » O

a w i ę c :

cp = 1 d l a r » O .

W z w i ę z k u z p o w y ż s z y m w ś r o d k u t a r c z y f u n k c j a p o d c a ł k o w a w w y r a ż e n i u ( 2 8 ) j e s t n i e o k r e ś l o n a . M o ż n a w y k a z a ć , ż e

( 3 5 )

* r * rtK7yT(/ h 6 td r + 194t ^ r “ Rohop * » i 5

R _

( 3 6 )

H m i-

y ....

i . o dla ę . i

r- 0 r Y

l i m 1 - gp

(37)

T a k w i ę c d l a t a r c z y b e z o t w o r u n a p r o m i e n i u r • O A « 1. C z y l i

356 G. Kosman. A. Rusin

--- (38)

f A h d r + - f l A p y p R R 7 R R o

R '-ru'-',."' 1

r — O

, n R h p + ® i p

6 r l = ^ m 0 F O i + y T J R A h d r + • W t V r - R 0 h 0 P - » l > "

R c f A h d r + < 0 A R y R R

8

= w

Ro

1 R (39)

J

A h d r + * } A R y R R

Ro

W z o r y ( 3 8 ) i ( 3 9 ) o k r e ś l a j ą n a p - ę ż e n l a w ś r o d k u t a r c z y p e ł n e j . W n a s t ę p ­ n y c h p r z e k r o j a c h o b l i c z a m y n a p r ę ż e n i a p o s ł u g u j ę c s i ę f o r m u ł a m i ( 3 5 ) , ( 3 6 ) .

P o w y ż s z e r ó w n a n i a r o z w i ą z y w a n e m e t o d ę k o l e j n y c h p r z y b l i ż e ń p o z w a l a j ą o k r e ś l i ć w a r t o ś ć n a p r ę ż e ń s k ł a d o w y c h u s t a l o n e g o p e ł z a n i a m a t e r i a ł u t a r c z y . W a r t o ś ć w y d ł u ż e n i a p e ł z a n i a o b l i c z a s i ę n a p o d s t a w i e ( 2 1 * 2 5 ) j a k o :

n - 1

u = ( 6 2 - ( Ą - <Sr 6 t ) 2 ( & t - K 6 r ) . r ( 4 0 )

5. U o g ó l n i e n i e i a p r o k s y m a c j a w y n i k ó w b a d a ń p e ł z a n i o w y c h

D l a p r z e p r o w a d z e n i a o b l i c z e ń n u m e r y c z n y c h m u s i m y z n a ć s t a ł e m a t e r i a ł o ­ w e n , a i k ( f o r m u ł a ( l 4 ) ) . P u n k t e m w y j ś c i a d o w y z n a c z e n i a w y m i e n i o n y c h s t a ł y c h j e s t w y k r e s z m i a n g r a n i c y p e ł z a n i a R 1 w c z a s i e t p r z y s t a ł e j t e m p e r a t u r z e T ( r y s . 4 ) . W c e l u u z y s k a n i a t a k i e j z a l e ż n o ś c i w y k o r z y s t u ­ j e s i ę r ó ż n e s p o s o b y i n t e r p o l a c j i i u o g ó l n i e n i a w y n i k ó w b a d a ń p e ł z a n i o ­ w y c h p o n i e w a ż b a d a n i a t a k i e p r o w a d z i s i ę z w y k l e t y l k o d l a k i l k u w a r t o ś c i t e m p e r a t u r y T ( p r z y k ł a d o w e w y n i k i z a w i e r a t a b l i c a 1 ) .

W g u a r s o n a i M i l l e r a w y n i k i p o m i a r ó w d l a r ó ż n y c h t e m p e r a t u r i c z s s ó w m o ż n e p r z e d s t a w i ć w p o s t a c i j e d n e j k r z y w e j p a r a m e t r y c z n e j

R j f ( p ) o r a z R 2 = f ( p ) ( 4 1 )

g d z i e :

P = 1,8

. T

+ 273

( C

+ log t) » i d e m p r z y 6 « i d e m (42)

T - t e m p e r a t u r a p r ó b y ( ° C ) ,

t - czas do z e r w a n i a lub o s i ą g n i ę c i a o k r e ś l o n e g o o d k s z t a ł c e n i a t r w a ł e ­

go

( h ) .

Model wytrzymałościowy wirnika wentylatora. 357

T a b l i c e 1

W y t r z y m a ł o ś ć n a p e ł z a n i e i g r a n i c a p e ł z a n i a s t a l l H 1 8 M 9 S

W g [ 1 7 ] W g [ 1 8 ]

T ° c 6 0 0 7 0 0 8 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0

R z / 1 0 0 0 0 M P a 1 0 7 , 9 3 4 , 3 1 4 , 7 1 1 7 , 7 4 4 , 1 1 7 , 7

R z / 1 0 0 0 0 M P a 6 3 , 8 1 7 , 7 5 , 9 7 0 , 9 2 2 , 5 6 , 9

R l / 1 0 0 0 M P a 9 8 , 1 2 9 ,4 1 4 , 7 6 8 , 7 2 9 , 4 1 4 , 8

Rl / 1 0 0 0 0 ^{M P a - 3 1 , 4} 6 , 9 - - -

S t a ł a C z a l e ż y o d m a t e r i a ł u . D l a u p r o s z c z e n i a p r z y j m u j e s i ę

C » 2 0 ( 4 3 )

N a p o d s t a w i a p a r a m e t r y c z n e j k r z y w e j w z o r c o w e j g r a n i c y p e ł z a n i a i

w y ­

t r z y m a ł o ś c i n a p e ł z a n i e m o ż n a o k r e ś l i ć s z u k a n e z a l e ż n o ś c i

R x >- f ( T , i ) i R 2 » f ( T , t ) ( 4 4 )

Z p i e r w s z e j z a l e ż n o ś c i o r a z f o r m u ł y ( 1 4 ) z a p i s a n e j d l a £ i = 1 % i 6 1 = R j

R , ( a ♦ k t ) = 1 ( 4 5 )

w y z n a c z a m y s t a ł e n , a i k d l a d a n e j t e m p e r s t u r y T .

R o z p a t r z m y d l a p r z y k ł a d u s t a l H 1 8 N 9 S ( t a b l i c a 1 ) . P s r a m e t r y c z n ę k r z y w ę w z o r c o w ę w y t r z y m a ł o ś c i n a p e ł z a n i e R z p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 3 . Z a l e ż ­ n o ś ć

log R z » f(P)

^{( 4 6 )}

w

b a d a n y m z a k r e s i e z m i a n p a r a m e t r u

P

a p r o k s y m o w a n o l i n i ę p r o s t ę

log R z - 6 . 1 3 3 3 - 0 . 1 0 9 3 . 10- 3 P (47)

Po u w z g l ę d n i a n i u w o s t a t n i e j z a l e ż n o ś c i z w i ę z k u (42) o t r z y m u j e m y

l o g R j / t / T * " 6 » 1 3 3 3 “ 0 . 1 9 6 7 4 . 1 0 - 3 ( T ♦ 2 7 3 ) ( 2 0 + l o g t ) ( 4 8 )

U o g ó l n i o n a w a r t o ś c i w y t r z y m a ł o ś c i na p e ł z a n i e , w y z n a c z o n e z f o r m u ł y (48)

d l a t e m p e r a t u r y 6 0 0 ° C 1 6 5 0 ° C „ p o k a z a n o na rye. 4,

358 G. K o s m a n , A. Rusin

p y s .

4. Wytrzymałość na p e ł z a n i a R? i g r a n i c a p e ł z a n i a R„

Model wy trzymałościowy wirnika wentylatora. 359

W p o d o b n y s p o s ó b w y z n a c z o n o w a r t o ś c i R . p r z e d s t a w i o n o r ó w n i e ! n a r y s . 4 . U z y s k a n e w a r t o ś c i g r a n i c y p e ł z a n i a R 1 w y k o r z y s t a n o d o o k r e ś l e ­ n i a s t a ł y c h n , a i k .

O t r z y m a n o n a s t ę p u j ą c e r e z u l t a t y

T « 6 5 0 ° C

n - 6 , 7 3 5 , a - 8 , 6 3 . 1 0 - 1 4 , k - 1 , 3 1 5 . 1 0 " 1 5

« [ M P a ] , t [ h ] , 6 [ % ]

U z y s k a n e w y n i k i p o z w a l a j ę o s z a c o w a ć g r a n i c ę p e ł z a n i a d l a i n n e j w a r t o ś ­ c i o d k s z t a ł c e n i a t r w a ł e g o . N p . d l a £ « 0 , 2 % m a m y

• t ę d

£ - 6 6 , 7 3 5 ( 8 , 6 3 ♦ 0 , 1 3 1 5 t ) 1 0 - 1 4 ( 4 9 )

p r z y c z y a

Stęd

( 5 0 )

W y n i k i o b l i c z e ń R Q 2 p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 4 .

O s k o n a p r ę ż a n i a d o p u s z c z a l n e p r z y j m u j e m y w a r t o ś ć n a j m n i e j s z a o b l l c z o n ę

z e w z o r ó w

( 5 1 )

® 2 , d o p

■ V ₂ *

N a p o d s t a w i e [ l 6 j p r z y j m u j e m y

k j - 1 , 2 5 i k 3 - 1 (52)

W y n i k i o b l i c z e ń p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 5 .

360 G. Kosman. A. Rusin

6 . U w a g i k o ń c o w e

W p r a c y r o z p a t r z o n o j e d e n z g ł ó w n y c h p r o b l e m ó w k o n s t r u k c y j n y c h w e n t y ­ l a t o r ó w w y s o k o t e m p e r a t u r o w y c h j a k i m j e s t a n a l i z a c e c h k o n s t r u k c y j n y c h w i r n i k a z e w z g l ę d u n a k r y t e r i u m t r w a ł o ś c i . T r w a ł o ś ć w i r n i k a p r a c u j ą c e g o w p o d w y ż s z o n e j t e m p e r a t u r z e J e s t l i m i t o w a n a o d k s z t a ł c e n i a m i p l a s t y c z n y m i w y w o ł a n y m i p e ł z a n i e m m a t e r i a ł u .

O p r a c o w a n a m e t o d a m o d e l o w a n i a n a p r ę ż e ń i o d k s z t a ł c e ń w t a r c z y n o ś n e j i n a k r y w a j ę c e j w i r n i k a w e n t y l a t o r a p r o m i e n i o w e g o z u w z g l ę d n i e n i e m p e ł z a ­ n i a m a t e r i a ł u z o s t a ł a p r z e d s t a w i o n a w p r a c y [ ¿ J . W y k o n a n o o b l i c z e n i a d l a r ó ż n e g o z e s t a w u d a n y c h w e j ś c i o w y c h d o t y c z ą c y c h c e c h k o n s t r u k c y j n y c h i w a ­ r u n k ó w p r a c y w i r n i k a .

P r z e d s t a w i o n y m o d e l w y t r z y m a ł o ś c i o w y w i r n i k a o r a z a l g o r y t m o b l i c z e n i o ­ w y d o t y c z ę s t o s u n k o w o o g ó l n e g o , p o d w z g l ę d e m c e c h k o n s t r u k c y j n y c h , w i r n i ­ k a . P r z y j ę t o n p . t a r c z ę o g r u b o ś c i d o w o l n i e z m i e n n e j w z d ł u Z p r o m i e n i a . W z w i ą z k u z t y m p r z e d s t a w i o n e f o r m u ł y m o ż n a z a s t o s o w a ć d o o c e n y t r w a ł o ś c i s t o p n i o s i o w o - p r o m i e n i o w y c h t u r b i n c i e p l n y c h .

Model wytrzymałościowy wi,-nlka wentylatora 361

L i t e r a t u r a

f l ] P r y s o k E . : W y t y c z n e k o n s t r u o w a n i e w e n t y l a t o r ó w d o w y s o k i c h t e m p e r a ­ t u r . E t a p I : S t u d i u m w s t ę p n e z a n a l i z ę e k o n o m i c z n ą . N r o p r a ć . 8 P K / K / 8 2 B a r o w e n t K a t o w i c e ,

[ 2 ] S t e i n H . ; K r a m e r C . s H e i s s g a s v e n t i l a t o r e n , G a s - W a r m e I n t e r n a t i o n a l B d . 2 5 , N r 1 / 2 . 1 9 7 6 .

[ 3 J K o s m a n G . ; O t t e D . : R o z k ł a d t e m p e r a t u r y w w a l e w e n t y l a t o r « w y s o k o ­ t e m p e r a t u r o w e g o . Z e s z y t y N a u k o w e P o l i t e c h n i k i Ś l ą s k i e j " E n e r g e t y k a "

z . 8 3 , G l i w i c e 1 9 8 3 .

[ 4 ] K o s m a n G . ; R u s i n A . : A n a l i z a n a p r ę ż e ń w w i r n i k u w e n t y l a t o r a p r o m i e ­ n i o w e g o z u w z g l ę d n i e n i e m p e ł z a n i a . P r a c a n a u k o w o - b a d a w c z a . G l i w i c e 1 9 8 4 .

[ 5 ] P i e t r a n e k A . : D o k u m e n t a c j a w e n t y l a t o r a ż a r o o d p o r n e g o . S t u d i u m p r z e d ­ p r o j e k t o w e . O p r a c o w a n i e n r B P K - 1 / 5 / 8 4 / O B R " B a r o w e n t " K a t o w i c e 1 9 8 4 . [ ó l H o B . P . : P r o c e d u r e f o r C a l c u l a t i n g t h e S t r e s s e s i n a C e n t r i f u g a l

I m p e l l e r W i g h C o v e r D i s k . D o u r n a l o f E n g i n e e r i n g f o r P o w e , 1 9 6 6 . [ 7 ] S c h i l h a n s l M . O . : S t r e s s A n a l y s i s o f R a d i a l - F l o w R o t o r . D o u r n a l o f

E n g i n e e r i n g f o r P o w e r . T r a n s . A S M E n r 1 , 1 9 6 2 .

[b] T r e u p e l W . : T h e r m i s c h e T u r b o m a s c h i n e n . S p r i n g e r - V e r l a g , W y d . I I , B e r l i n 1 9 6 8 .

[ 9 ] K o s m a n G . : T e r m o w y t r z y m a ł o ś ć m a s z y n p r z e p ł y w o w y c h . S k r y p t P o l i t e c h ­ n i k i ś l ą s k i e j , G l i w i c e 1 9 8 2 .

[1 0 ] H o r n S . ; K a g n u c k i K . ; S z y c W . : O k r e ś l e n i e n a p r ę ż e ń w k o ł a c h w i r n i k o ­ w y c h w e n t y l a t o r ó w p r o m i e n i o w y c h z w y k o r z y s t a n i e m m e t o d y e l e m e n t ó w s k o ń c z o n y c h . Z e s z y t y N a u k o w e P o l i t e c h n i k i ś l ą s k i e j " E n e r g e t y k a "

z . 7 2 , G l i w i c e 1 9 7 9 .

[ l l j K o s m a n G . ; M i s i e w i c z A . ; R u s i n A . ; Ż y w o t n o ś ć w i r n i k ó w s p r ę ż a r e k i d m u c h a w w i e l k o p i e c o w y c h . P r a c a n a u k o w o - b a d a w c z a E t a p I , G l i w i c e 1 9 8 5 . [1 2 J M a l i n i n N . N . ; R ż y s k o 0 . : M e c h a n i k a m a t e r i a ł ó w , P W N , W a r s z a w a 1 9 8 1 . [1 3 ] L i p k a D . : W y t r z y m a ł o ś ć m a s z y n w i r n i k o w y c h . W N T , W a r s z a w a 1 9 6 7 . [ 1 4 ] M a l i n i n N . N . : P r o c z n o s t t u r b o m a s z y n , M a s z g i z , M o s k w a 1 9 6 2 .

[1 5 ] K o s m a n G . j R u s i n A . : D o s k o n a l e n i e o p i s u s t a n ó w p r z e j ś c i o w y c h t u r b i n . E t a p d l , z a d a n i a 6 . 4 . 9 . 0 9 p r o g r a m u P R 8 , G l i w i c e 1 9 8 4 .

[ 1 6 ] K o n c e p c j e o c e n y s t o p n i a w y c z e r p a n i a ż y w o t n o ś c i m a t e r i a ł u k a d ł u b ó w i w i r n i k ó w t u r b i n T K - 1 2 0 , o p r a c o w a n i e Z a m e c h u , E l b l ą g 1 9 8 3 .

[1 7 ] S t a l e k o n s t r u k c y j n e d o p r a c y p r z y p o d w y ż s z o n y c h t e m p e r a t u r a c h . M i n i ­ s t e r s t w o H u t n i c t w a , C e n t r o s t a l . W y d . A k c y d e n s o w e , W a r s z a w a 1 9 8 1 .

£ l 8 J P o l s k a n o r m a P N - 7 1 / H - 8 6 0 2 2 . S t a l ż a r o o d p o r n a .

R e c e n z e n t : d o c . d r i n ż . O a n R a d w a ń s k i

Wpłynęło

d o r e d a k c j i , m a j 1 9 8 5

362 G. Kosman. A. Rusin

MOJLEJIB COJIPCTHBJtMIm POJ'QPA BEHTHffiTOPA c Ti&oit no^ayHECBd

P e 3 x> u e

B c r a n e npeJSCTaBjieuo seicoTopue xoHCSpyiaiHOHHHe aasa'ia BacoKoiejtnepa- rypHHx BeBTHJtaiopoB. npeAciasaeHO McsejiB conpoiaBjieHHa poiopa BeHxaxsiopa b ycaoBaax noasysectH. Hoxaao

u s s o a

aimpoKCHMaiyiK BKenepHueHTajiBHHx pesyaB- TaioB acojieAOBaazfi e veioj BBr-LnojieHna AoiiyoKaevcro HanpsxesaH.. Ssoi aoAeafc nosBojmei oaeraiB aoaroBeraocTB poTopa,

S T R E N G H T M O D E L O F H I G H T E M P E R A T U R E F A N ' S I M P E L L E R

S u m m e r y

I n t h e p e p e r , s o m e [ d e s i g n p r o b l e m s o f h i g h t e m p s r s t u r s f a n s h a v e b e e n r e w i e v e d . T a k i n g i n t o s c c o u n t m a t e r i a l c r e e p , a s t r e n g h t - m o d e l o f t h e f a n ' s i m p e l l e r h a s b e e n p r e s e n t e d . T h e m e t h o d o f t h e a p p r o x i m a t i o n o f c r e e p r e s e a r c h r e s u l t s a n d t h e c o m p u t a t i o n o f p e r m i s s i b l e s t r e s s e s h a s b e e n s u p p l i e d . T h e w o r k e d o u t m o d e l e n o b l e s t h e a p p r e c i a t i o n o f t h e i m p e l l e r ' s l i f e .

<