Wskaźnik erozji jako parametr zużycia erozyjnego łopatek wirników wentylatorów promieniowych

ZESZYTY NAUKOWE PO LITEC H N IKI Ś L Ą S K IE J s e r i a j E n e r g e t y k a z. 91

______ 1985 Nr kol. 856

Justyn polok

OBR "Barowent" - Katowice

WSKAŹNIK EROZJI JAKO PARAMETR ZUŻYCIA EROZYJNEGO ŁOPATEK WIRNIKÓW WENTYLATORÓW PROMIENIOWYCH

Streszczenie; w referacie przedstawiono badania erozyjne 3-ch wirników o różnej geometrii, zdefiniowano pojęcie miejscowego wskaźnika erozji, służącego jako parametr do porównywania in­

tensywności erozji łopatek wirników. Dokonano próby oblicze­

nia czasu erozji łopatek oryginalnego wentylatora w oparciu o miejscowy wskaźnik erozji a wyniki porównano z rzeczywistym czasem pracy, przedstawiono również kierunki dalszych prac badawczych, jakie powinny być prowadzone dla zdefiniowania uogólnień.

ważniejsze oznaczenia

Vg - ubytek objętości L mm'* 1 - ubytek masy [ g ]

s - grubość zdartej warstwy £ mml 5 F — powierzchnia łopatki [ a ] tg - czas trwania erozji [ h ] E„ - wskaźnik erozji imm3/kg pyłu!

K - całkowite stężenie pyłu [ g/m J K 0 - w z g l ę d n e stężenie pyłu [g/m'-’]

Z - ilość łopatek

Q - objętościowe natężenie przepływu l¡n3/sJ

Up - procentowy udział cząstek powyżej 25[/im] w masie pyłu U t - procentowy udział cząstek twardych /Si02/ * wydzielonej

masie pyłu

tg4g - czas trwania erozji nakładek ze stali 45 [hl tg8 - czas trwania erozji powłoki "s" [ h l

<łf - intensywność napylenia [kg pyłu/m2 . h]

c - prędkość umowna oryginału [ m /s]

- prędkość umowna modelu [m/s]

jm - gęstość materiału /stali/ [g/cm3]

op “ gęstość pyłu [g/cm3 ] og - gęstość gazu [kg/m ] i. wprowadzenie.

Mechanizm erozji pyłowej wirników wentylatorów był przedmiotem szeregu prac teoretycznych i doświadczalnych prowadzonych przez różne ośrodki na­

ukowo-badawcze w kraju, wyniki dotychczasowych prac są aiezadawalająee,

244 J. Polok gdyż nie opracowano metody pozwalającej określić w miarę dokładnie czas zażycia erozyjnego ł o p a t e k w i r n i k a , p o t r z e b n y do planowania remontów i za­

pobiegania awariom. N i e k t ó r e firmy zagraniczne podają dla swoich wyrobów zależności empiryczne _na żywotność erozyjną łopatek. Krajowy przemysł wen­

tylatorowy domaga się rozwiązania tego problemu, gdyż coraz więcej wenty­

latorów pracuje w warunkach znacznie zwiększonej koncentracji pyłów w przetłaczanych gazach, co związane jest ze spalaniem coraz gorszych węgli w elektrowniach, w pracy flj przedyskutowano modele matematyczne przepły­

wu mieszaniny dwuskładnikowej i przedyskutowano wpływ poszczególnych wiel­

kości na ważne z punktu widzenia erozji pyłowej charakterystyki kinema­

tyczne i dynamiczne cząstek, w dalszych etapach tej pracy i opra­

cowano algorytm obliczenia czasu erozji uwzględniający geometrię wirnika i rodzaj pyłu. przykładowe obliczenia wykonane tym algorytmem dla wentyla­

torów BABH-120 pracujące w elektrowni "Siersza" dały wynik o 100% mniej­

szy aniżeli uzyskany w eksploatacji, prowadzone były również prace do­

świadczalne omówione w pracach C 2!*!!3 ]« w których przedstawiono mechanizm erozji, czynniki ,'wpływające na intensywność erozji oraz wyniki doświad­

r?

czeń modelowych'z zastosowań różnych materiałów na łopatki i różnych geo­

metrii wirnika, w oparciu o badania krajowe jak również w oparciu o lite­

raturę światową wiadomo, że w zależności od kąta wylotowego łopatki inten­

sywność na końcach łopatek jest inna. Nie podaje się jednak zależności, które by pozwalały na ilościowe porównanie intensywności erozji różnych konstrukcji wirników, zdefiniowanie parametru zużycia erozyjnego dałoby takie możliwości i mogłoby również dać podstawy do określenia żywotności łopatek wirnika w oparciu o pomiary modelowe, które mogą się okazać bar­

dziej dokładne aniżeli dotychczasowe metody.

2. opis zagadnienia.

intensywność ubytku materiału zależy odj - kształtu i masy ziarna pyłu,

- prędkości uderzenia o powierzchnię, - kąta uderzenia o powierzchnię,

- własności fizyko-chemicznych gazu przenoszącego pył,

- własności mechanicznych materiału i stanu Jego powierzchni.

Miarą erożji jest ubytek m a s y A n ^ lub objętościAVg . wielkości tego uby­

tku w zależności od ilości pyłu napylonego na wzorcowe płytki jest okre­

ślona poprzez wskaźnik erozji [2],

W teoretycznych metodach obliozania czasu erozji potrzebne są wartości wskaźnika erozji dla różnych materiałów i różnyoh pyłów w funkcji kąta uderzenia 1 w funkcji prędkości uderzenia cząstek pyłu. Takie wykresy wg wellingera i Netza przedstawiono w pracy [2] i takie badania prowa­

dzono również w pracy (ij,

W wentylatorze modelowym w optymalnym punkcie pracy,gdy wirnik napylony E

W s k a ź n ik erog.1l « . . J 4 L

j e s t jednym ro d z a je m p y ł u , można o k r e ś l i ć » w ybranyc h m i e j s c a c h na ł o p a t ­ ce w s k a ź n i k e r o z j i E 0 ^, k t ó r y z a l e ż n y b ę d z i e od p r ę d k o ś c i i k a t a u d e r z e ­ n i a c z ą s t e k p y ł u w t y c h m i e j s c a c h , i s t n i e j e zatem m o ż li w o ś ć o k r e ś l e n i a m i e j s c o w e g o w s k a ź n i k a e r o z j i ł o p a t k i d l a d a n e j g e o m e t r i i w i r n i k a , podo b­

n i e można o k r e ś l i ć w s k a ź n i k e r o z j i ł o p a t e k d l a parametrów w e n t y l a t o r a p o - z a punktem optym aln ym .

i

jeżeli ubytek materiału równa się;

A V e =, A s . F ' [tan3 ] a masa przetłaczanego pyłu równa aięj

Q . K . t

m » — — — .ii. i- [kg pyłuj

(2)

( 3 )

to po przekształceniach i przeliczeniu jednostek otrzymamy zależność na miejscowy wskaźnik orozjij

E

oi

AS. . Z

1 0 6 [mm3/kg pyłu] W

gdzie względne stężenie pyłu wynosi;

P

100 100 [s/®3 ]

(5)

Dla określonego stężenia 1 frakeyjności pyłu, o k r e ś l o n e g o o b j ę t o ś c i o w e g o natężenia przepływu wentylatora i określonego czasu e k s p o z y c j i możemy ob­

liczyć wskaźnik erozji poprzez pomiar grubości zdartej w a r s t w y m a t e r i a ł u w wybranych miejscach łopatki. Tworząc siatkę na powierzchni łopatki

1 mierząc ubytek grubości materiału w pośrodku prostokątów siatki, obli­

czyć możemy wskaźniki erozji w tych miejscach i uzyskać w ten sposób roz­

kład wskaźnika erozji na całej powierzchni łopatki, w s k a ź n i k ten stanowić może" parametr zużycia erozyjnego łopatek wirników i wykorzystany może być

do wzajemnych porównań ilościowego zużycia'¡erozyjnego w ir n i k ó w o r ó ż n e j konstrukcji.

3. Badania modelowe

Dla dokonania weryfikacji powyższych wywodów przeprowadzono badania erozyjne 3 wirników o następującej geometrii [¿] i [7jf

A. Wirnik WPIJ \’r 7 6/1.8 n?iG

2»12

1 f|q3B co X 1

B. Wirnik WPU Nr 79/1,i/ l,8 /szczelinowy/

0.23W z-8 t r

246 J. Polok c . w ir n ik w p -2,5 Nr i

Na powierzchnię czynna ło p a te k założono n a k ła d k i p r z y l e g a j ą c e s z c z e l n i e do powierzchni ł o p a t k i . Nakładki b y ły prz y k ręc o ne , a d l a dokonania pomiarów ubytku m a t e r ia łu zdejmowano J e z ł o p a t e k . Każdy z wirników p o s ia d a ł po dwie n a kła d ki ze s t a l i s t 3 s , a w i r n i k i A i C m iały ponadto po dwie nakład-*

k i ze s t a l i 45 z nałożoną s p e c j a l n ą powłoką typu " s " . D la pomiarów j a k o ś ­ ciowych każdy z wirników miał po dwie ł o p a t k i malowane warstwowo 3 ko­

loram i f a r b . K o le jn o ś ć n a k ła d a n ia f a r b p r z e d s t a w ia ł a s i ę n a stę p u ją c o -

Jczysto -i blacha

*5*553 koior brązowy..»,

****** (1 warstwa)

kolor szary _

(2 warstwa) «ijkolar ztetony

“ 2 1 3 warstwa)

Nakładki z poszczególnych par zakładano po przeciwnych stro n ac h o s i w ir o ­ wania, na oo pozwalały p a r z y s t e i l o ś c i ło p a te k w w i r n ik a c h . N ap y len ie ł o ­ patek wykonana na stanow isku do badań eroz y jn y ch przedstawionym na Rys 1 .

S t a n o w i s k o p o s i a d a r u r o c i ą g s s ą c y , n a k t ó r y m z a m o n t o w a n y je st d o z o w n i k ś l i ­ m a k o w y pyłu. u l a u s t a l e n i a p a r a m e t r ó w p r z e p ł y w o w y c h p r z e w i d z i a n o o tw or y i mp ul so w e do p o m i a r u c i ś n i e n i a s t a t y c z n e g o oraz s o n d o w a n i a p r ę d k o ś c i d l a w y l i c z e n i a o b j ę t o ś c i o w e g o n a t ę ż e n i a p r z e p ł y w u , u r z ą d z e n i e d ł a w i ą c e na r u ­ r o c i ą g u s s ą c y m p o z w a l a zmienić o b j ę t o ś c i o w e n a t ę ż e n i e p r z e p ł y w u , p y ł t r a n ­ s p o r t o w a n y r u r o c i ą g i e m t ł o c z n y m w y t r ą c o n y jest w c y k l o n i e , w s k u t e k z m i a n y p r z e ł o ż e n i a p r z e k ł a d n i pasowej r e g u l u j e się w y d a j n o ś ć m a s o w ą d o z o w n i k a . P rz ed k a ż d ą s e r i ą badań d o z o w n i k c e c h o w a n o d l a r o b o c z y c h ob ro t ów , d o n a p y ­ l a n i a u ż y t o piasku, k t ó r e g o s kł ad f r a k c y j n y i p r o c e n t o w ą z a w a r t o ś ć S l 0 2 o k re ś lo n o p rz ed b a d a ni a mi i po badani a ch .

Badania rozpoczęto ^od pomiarów ja k o ś c io w y c h , po pierw szych 1 5 min. okre­

ślon o obraz s t a r c i a z malowanych f a r b ą n a kła d e k , obrazy s t a r c i a badanych

W sk a źn ik e r o z j i . . .

wirników przedstaw łono na Rys. 2, 3, 4 i 5.

Rys.

Wirnik WPC Nr 7 9 / 1 , 4 / 1 , 8 łopatka zewnętrzna

Rys. 3

Wirnik WPU Nr 7 9 / 1 , 4 / 1 , 8 ło p a t k a wewnętrzna

Rys. 4 Rys.5

W irnik WPU Nr 7 6 / 1 , 8 w i r n ik wp-2,3 Nr i

D alsze godziny p ra cy powodowały z d z i e r a n i e k o le jn y c h warstw f a r b y aż do c a łk o w ite g o ich z d a r c i a , ja k o ś c io w y obraz s t a r c i a z biegiem cz asu ekspo­

z y c j i d a je pewien p o g lą d , g d zie intensywność e r o z j i będzie n a jw ię k sz a . Ł o p a tk i wewnętrzne w i r n i k a 7 9 / 1 , 4 / 1 , 8 potrzebow ały ^{aż 4} go d zin pracy, aby p o ja w i ł a s i ę e r o z j a ta k a j a k w ło p a tk a ch zewnętrznych po 1 godz. p r a c y , p ie rw s z e ¹⁵ minut e k s p o z y c j i wskazu je m i e j s c a, g d zie intensywność e r o z j i powinna być n a jw i ę k s z a . ^{N a} małych ło patkach od k r a w ę d z i wylotowej do śro d ­ ka ł o p a t k i s tw ierdzon o równoczesne ś c i e r a n i e s i ę w s z y s t k i c h warstw l a k ie r u , co św ia d c z y ło b y o atakowaniu pow ierz ch n i ł o p a t k i p r z e z p y ł pod dużym katem.

W tych m ie js c a c h w s k a ź n ik i e r o z j i powinny być w ięk sze a n i ż e l i w Innych m ie js c a c h ł o p a t k i , to z n a jd u je swoje p o t w i e r d z e n i e w badaniach ilościo w y ch , a mianowicie w m ie js c a c h pie rw sz y ch śladów z d a r c i a fa r b y w y s tę p u ją n a jw ię ­ ksze wskaźniki erozji, w badaniach i lo ś c io w y c h zatrzymywano wentylator średnio co iO godzin i wykonywano pomiary ubytku materiału mierząc w tych

248 JV P o lo k samych miejscach grubość n a k ł a d k i z d s k ł a ó a o ś e ią dó 0 , 0 i om. Wartość r ó ż ­ nicy gru b o ści n akładk i przed badaniami i po b ad an iach «As^ przyjmowano d o ob lic z e ń wskaźnika e r o z j i . w s k a ź n i k ten lic z o n o d l a poszczególnych pun­

któw powierzchni ło p a te k wg. z a l e ż n o ś c i { * ) . parametry potrzebne do w y l i ­ cz en ia p rz ed staw ia t a b l i c a i . [ T a b li c a 1

wyszczególnienie wirnik

W 76/1,8 Wirnik

Nr 79/1,4/1,8

Wirnik Nr 1 wp—2,3

F 0,02975 0,0109 - 0,0265 0,0114

K 5,675 6,19 8,46

U P 100 100 100

u t 94,9 86,5 95

K 0 5 , 385 5,357 8,037

Z 12 8 18

V 2,76 2,58 1,057

tń 50 75 60

wyniki o b lic z e ń ś r e d n ie z dwóob ¡łopatek p r z e d s t a w ia ją Rys. 6,7 i 8 d l a * i r - ników WPU Nr 7 6 / 1 , 8 , WPU Nr 79/1,4/1,8 i \yp-2,3 Nr i .

Linią przerywaną na R y s . 6 i 8 przedstaw iono p r z e b i e g i w skaźnika erozji d la nakładek ze s t a l i 45 z powłoką typu ” s " .

Wirnik WPU n r 76/1,8

•--- 8 tal ST 3s,

— a tal 45 + powłoki "s",

W a k a ź n lk e r o z j i . « 249

Wirnik WPU Nr 79/1,4/1,8.

E » ! ^ ] -'90

60 ii \ 70 / i \ BO / ' "

SD / ' 1

<ę N H 30 !/\!

20 10 20 pł]

04 i H k 2JT\A i

R ys. 7

l \

M

60’

80 100

1 2 0 % ^ J,' WONr^SI ]r\

160

% 161 . 200

220 260

! i

yi\T

Wirnik WP—2,3 NT 1 stal St 3s ,

--- stal 45 + powłoka "8",

J . ? o lo k

Wskaźniki erozji dla stali st 3s są większa od 1,25 do 7,2 razy od wskaź­

nika erozji dla stali 45 z powłoką «s". Ten rozrzut krotności zależny jest od kąta padania pyłu na powierzchnię łopatki, im większy kąt pada­

nia ty a odporność? erozyjna powłoki " s« Jest Mniejsza.

Wskaźnik erozji.»« 251 Na ry sunkach 9 i 11 ś r e d n i e p r z e b i e g i w s k a ź n i k a e r o z j i w z d ł u ż łopatki najlepiej o d z w i e r c i e d l a j ą o d p o r n o ś ć e r o z y j n ą o b y d w u m a t e r i a ł ó w w z a l e ż ­ ności od k ą t a p a d a n i a c z ą s t k i pyłu, p o w ł o k a "s" je st m a t e r i a ł e m kruchym, co p o t w i e r d z a ł y b y n i n i e j s z e b a d ni a , Danejw l i t e r a t u r z e oraz w p r a c a c h [2]

i [4]podają, że d l a k r u c h y c h m a t e r i a ł ó w ze w z r o s t e m k ą t a p a d a n i a ubyt ek materiału w z r a s t a i o s i ą g a m a k s i m u m prz y k ą c i e p a d a n i a / ^ 9 0 ° . s t o s o w a n i e zatem tej p o w ł o k i d l a p e w n y c h g e o m e t r i i ł o p a t e k w i r n i k ó w je s t n i e o p ł a ­ calne, g d y ż w z r o s t w s k a ź n i k a e r o z j i w p e w n y c h o b s z a r a c h p o w i e r z c h n i ł o p a ­ tek jest n i e w i e l k i /ty25 % / a k o s z t y s ą z n a c z n i e w i ę k s z e od s t o s o w a n i a tradycyjnych m a t e r i a ł ó w .

pomiary d o k o n y w a n o p r z y s t a ł y c h o b r o t a c h w i r n i k ó w 1480 min"*1', co w z a l e ż ­ ności od o b j ę t o ś c i o w e g o n a t ę ż e n i a p r z e p ł y w u i g e o m e t r l w i r n i k a p o w o d o w a ł o uderzanie c z ą s t e k pył u z o k r e ś l o n ą p r ę d k o ś c i ą , k t ó r e j w a r t o ś ć nie była p r z e d m i o t e m p o m i a r u , p r z e w i d u j e się w d a l s z y c h b a d a n i a c h z w i ę ks za ć obroty dla o k r e ś l e n i a z m i a n w s k a ź n i k a e r o z j i w z a l e ż n o ś c i od p rę dk o ś c i .

Dla n a k ł a d e k d w u w a r s t w o w y c h tak jak w b a da n y c h n a k ł a d k a c h ze stali 45 z p o w ł o k a "s" c z as z d a r c i a ca łe j g r u b o ś c i n a k ł a d e k b ęd z ie wyno sił *

tE * ‘e45 + ‘e s ^

wg [ 3 ] c z a s e r o z j i m o ż n a p r z e d s t a w i ć j a k o n a s t ę p u j ą c ą zależn o ść :

1 A S ą jr .

* » . — (,)

‘e s

q f E o4 5

1 A ss q f E

(8) os

przy czym* „

— i — . 0,2777 — . 106 (9)

9 f « • K 0

p o d s t a w i a j ą c w z o r y (7) i (8) do w z o r n ( 6) otrzym am y:

t . J _ A ?i5 - ♦ (10)

E

e o4 5 Ec

Dokonując dalszych przekształceń otrzymujemy:

S - — — K 5 + A s s i ^ i . ) (

11

qf e o45 ' E os

Zakładając, Ze; - 045

/3

tOj E os

(12)

( 1 3 )

q f E o45 A s 45

t E “ tE45 (14)

jeżeli chcemy uzyskać dwukrotnie większą żywotność nakładek z powłoka aniżeli bez powłoki,wtedy zachodzi zależność:

A s_ .

9 tedy grubość powłoki «sB musi wynosić s i

A s s ■ - J T & s i5 (i6^

Z przeprowadzonych doświadczeń na wirnikach modelowych wynika, że stosowa­

nie miejsc owego /punktowego/ wskaźnika erozji łopatki pozwala przedstawić ilościowy obraz intensywności zużycia erozyjnego na powierzchni łopatki, a tym samy® daje możliwość porównywania wirników o różnej konstrukcji pod tym względem«

4. określenie żywotności w irnika oryginalnego.,

W oparciu o stwierdzenia zawarte na wstępie nasuwają się pytania, i. w jaki sposób można wykorzystać wyniki doświadczeń modelowych i zdefi­

niowany wskaźnik erozji do obliczeń żywotności łopatek? 2. czy obliczona żywotność będzie bardziej zbliżona do rzeczywistej aniżeli obliczona do­

tychczasowymi sposobami i metodami? przyjęta metoda doświadczalnego okre­

ślania miejscowego wskaźnika erozji na modelu ma tg przewagę nad metodą teoretyczną, że uzyskana wartość jest wynikiem rzeczywistych rozkładów prędkości w kanale międzyłopatkowym i rzeczywistych kątów padania cząstek pyłu aa powierzchnię łopatek, wykorzystanie badań modelowych dla określe­

nia żywotności łopatek wirników wentylatorów zainstalowanych w przemysło­

wych instalacjach jest możliwe z pewnymi ograniczeniami wynikającymi z po­

dobieństwa przepływu dwufazowego. Nieznany jest wpływ odstępstw od kryte­

riów równości liczb nartha, Froude 'a i Reynoldsja. Należy sądzić,że w wy­

niku podobieństwa geometrycznego wirnika oryginalnego z modelowym kąty pa­

dania cząstek mogą być podobne. Na to wskazują dotychczasowe doświadcze­

nia porównawcze obrazu erozji. Natomiast różne będą prędkości padania cząstek,co spowoduje różną intensywność erozji, wpływ gęstości pyłu czyn­

nika nośnego oraz jego lepkośoi na odstępstwo od kryteriów podobieństwa przepływu czynnika dwufazowego wymaga żmudnych badań porównawczych.

W pierwszym przybliżeniu można założyć, że miejscowy wskaźnik na modelu odpowiada miejscowemu wskaźnikowi erozji oryginału przy jmując, że umowna prędkość będzie spełniała nierówność«

0,8 cM < c < 1,2 cM

Ww.g założenie przy znanych odstępstwach kryteriów podobieństwa przepływu dwufazowego wymaga sprawdzenia w eksploatacji.

Dla wykazania ilościowych różnic żywotności łopatek obliczonych teorety­

cznie, obliczonych w oparciu o badania modelowe oraz uzyskanych w rzeczy­

wistości posłużono się przykładem wentylatorów BABH-120 zainstalowanych w elektrowni ^Siersza". wybór tego wentylatora jako przykładu podyktowa­

ny był posiadaniem wyników kompleksowych badań modelowych i eksploatacyj­

nych w ramach programu modernizacji wentylatorów BAB-120.zainstalowane poprzednio wentylatory BAB-120 wymagały częstego remontu a nawet występo­

wały awarie wskutek przetarcia dwupowłokowych łopatek /profilowane/. Mo­

dernizacja miała polegać na opracowaniu konstrukcji łopatki Jednopowłoko- wej przy niezmienionych parametrach, bardziej odpornej erozyjnie.

W OBR "Barowent" opracowano taką konstrukcję wirnika, którego model prze­

badano przepływowo i erozyjnie [s], zmodernizowany wentylator prototypowy

252 j j . P o lo k

Wskaźnik erozji.. ₂₅₃ zainstalowano w elektrowni "Siersza” i uruchomiono 1981.08.07. Badania mo­

delowe przeprowadzono na wirniku o średnicy zewnętrznej 560 mm. zuzycie erozyjne określono poprzez pomiar ubytku masy ważąc n a k ł a d k i j C O 10 godz.

Wykorzystując dane w pracy [8j można obliczyć średni wskaźnik erozji sta­

li St3s w oparciu o następującą zależność:

Ob li cz e n ie m i e j s c o w e g o w s k a ź n i k a e r o z j i j e st n ie m o żl i we , ze względu na to, te w badaniach tych nie mierzono jeszcze ubytku grubości nak ła dk i .

; pyłu

.

Rys. 12

1‘orównując jakościowy obraz erozji /Rys.12/ z wynikami badań w pracach [b] i [j)oożna przyJsć> że miejscowy wskaźnik erozji na krawędzi wyloto­

wej wynosi«

Joi 1,5 . * (18)

yjściowe do obliczenia średniego wskaźnika erozji wynoszą [8]s Dane *

A m g « 8 , 0 [ g ]

, 50 [h]

. 2 , 8 1 3 {in3 / s ]

- 12

= 7 , 8 5 [g/ca3 ] 3 4,067 [g/m3 ] Up - i o o f e )

u t = 95 [ $ ]

Średni wskaźnik erozji wynosi zatem«

8,6 . 12 i „ 0,2777

“ o m

9

Q z

^m K

10 ^{6 , 7 5}

k g pyłu 7,85 . 50 . 2,813 . 3,86

przyjęta w badaniach wydajność Jest miększa od wydajności w punkcie opty­

ki JyZ we: ' - r oryginalny pracuje w prawo od maksymalnej spraw-

254 J. Polok

d o ś cI, w o p a r c i u o pomiary przepływowe, pomiary wielkości zapylenia 1 frakcyjności pyłu przyjęto następujące dane do obliczeń«

Q . 173,5 E®3/ 8]

K . 1 , 3 [s/k3 3 D t - 45 w ’ Up a 61 [%J Grubość nakładki ze F = 0,262 m ,

Czas erozji dla krawędzi wylotowej wyniesie*

0,2777 A s i

106

1,3 *

E a

100 0,2777

E oi • Q • K 0

45 61

100

6 . 12 . 0,262

„ 0,357

M

[s/“3J

106 a 8353 [hj (19)

1,5 . 6,75 . 173,5 . 0,357

W oparciu a algorytm z pracy [5] dokonano obliczenia czasu erozji dla po­

danych wyżej parametrów przepływowych i parametrów pyłu, a wielkość Jego wynosi:

E t 3250 [ » 3

Rzeczywlaty czas pracy wynosił 8100 godz. [9j, po tym czasie wymieniono ' nakładki nr 1 oraz dokonano uzupełniające napotny elektrodami nŻL na na­

kładce Nr 2 /nys.13/

Umowna prędkość w oryginale była dwukrotnie większa od wynikającej z kry­

teriów podobieństwa,

Gęstość modelowego pyłu /piasku/ wynosiła a 2,57 [g/cm3 ) gęstość pyłu w elektrowni wynosiła _ = 2,25 [g/cm3 )

Warunek [2): '

? P a m 1 nie został zachowany a wartość wynosiła 0,86.

? s n * S p

W przedstawionym przykładzie występuje duża zgodność wyliczonego czasu erozji w oparciu o badania modelowo miejscowego wskaźnika erozji,a uzys—

WBkaŹBŁ& --- 255

■ kanyiai w praktyce, oczywiście brak zbadanego »płynu prędkości na miejsco­

wy /lub średni/ wskaźnik erozji nie poznała na ocenę nirnika z tego punk­

tu widzenia.

przy napylaniu płytek wzorcowych dnukrotny nzrost prędkości powoduje / 2 - r 4,8/ krotny wzrost zużycia £5J. Krotność ta zależy od kąta padania, dla dużych kątów wartość jestmniejsza, dla mniejszych kątón wartość ta jest niększa.

Badania wpływu prędkości na erozję na płytkach nzorconych nie mogą być przeniesione na badania wskaźnika miejscowego erozji łopatek, gdyż o war­

tości tego wskaźnika decyduje rónnież seperacja pyłón zależna od n ielko—

ści ziaren, wielkości i kierunku prędkości /geometrii wirnika/,

przykładowe doświadczenie porównawcze modelu z oryginałom »skazuje na to, że należy prowadzić dalsze badania model one i eksploatacyjne ażeby uzys­

kać miarodajne wyniki umożliwiające dokonania uogólnień. W oparciu o u- ogólniohe wyniki badań nad miejscowy® wskaźnikiem erozji będzie można skorygować algorytm obliczeń teoretycznych i zwiększyć dokładność obli­

czeń czasu erozji dla różnych geometrii nirnikón.

5. podsumowania.

Zdefiniowany w niniejszym rozważaniu miejscowy wskaźnik erozji może posłużyć jako parametr, za pomocą którego można porównywać ilościowo od­

porność erozyjną modelowych wirników, w badaniach modelowych uzyskano du­

żą zgodność jakościowego obrazu erozji z ilościowym, które przedstawiono w postaci rozkładów miejscowego wskaźnika erozji na powierzchni łopatek.

Dalsze modelowe badania pozwolą na określenie wpływu prędkości na wartość miejscowego wskaźnika erozji. Kontynuacji wymagają również badania mode­

lowe nad określeniem miejscowego wskaźnika erozji dla geometrii wirników wentylatorów będących aktualnie w produkcji i przeznaczonych do przetła­

czania czynnika zapylonego. Równolegle z badaniami modelowymi powinny być kontynuowane badania eksploatacyjne dla sprawdzenia wyników badań modelo­

wych i opracowania bardziej dokładnej metody Obliczania czasu orozji ło­

patek wirników, w przedstawionym przykładzie obliczania czasu erozji w o- parciu o miejscowy modelowy wskaźnik erozji daje lepsze przybliżenie do rzeczywistości aniżeli metoda teoretyczna oparta o analizę przepływu dwu­

fazowego.

256 J. Polok

literatura

(1) T . C h B i e l n i a k A . s z a f r a n i e c

(2) j.Radwański

(3) ¿.Radwański

(4] T.chmielniak + z es pó ł [s] T.chmielniak

+ zespół [6] G . P a p o ń ,J . p o l o k

[?] G.Papoń,J.Polok

[s] L.Komraus,jjpolok-

[9l A.pietranek

Ruch cząstek stałych w k a n a ł a c h maszyn przepły­

wowych zeszyty Naukowe p o l i t e c h n i k i ś l ą s k i e j Energetyka z,83, 1983.

Erozja pyłowa wirników wentylatorów przemysło­

wych zeszyty Naukowe politechniki śląskiej Energetyka z. 72, 1979,

•wyznaczenie dopuszczalnego czasu pracy wentyla­

torów narażonych na erozję pyłową. 1 ciepłowni­

ctwo, ogrzewnictwo i wentylacja Nr 2, XIV-ty R o k , czerwiec 19S2.

Badania erozji w wentylatorach etap u praca IMUE Politechniki śląskiej, niepublikowana.

Badania erozji w wentylatorach etap _{i v ,} praca IMUE politechniki śląskiej niepublikowana, 1979.

wentylatory na duże zapylenie do filtrów typu

"Bag-hous". Etap _v Badania erozyjne, wrzesień 19S3, OBR "Barowent" praca niepublikowana Nr 516/III.

Badania erozyjne WPU- wirnik Nr 76/1,8, styczeń 1984, OBR "Barowent” praca niepublikowana Nr 535/h i .

Badania płytek wzorcowych modelowych wirników BAB-106 i BAB” i2p, Í979, OBR "Barowent" , praca niepublikowana Nr 3 9 9 / m .

Modernizacja wentylatorów BAB-Í20 Etap VII. B a ­ dania eksploatacyjne, OBR ,łBarowent" , 1982, praca niepublikowana Nr¡ BPK-1/6/82.

Recenzent s Prof. dr hab. Int. Tadeusz Chmielniak

Wpłynęło do redakcji, maj 1985 r.

S s k a z n ik e r o g . i l . . . 257

5IQKA3ATEJIL 3P03HH HAPAME5CP0M SP08Kg3HQ0A JIOITATOK PAAHAJIBHHX BEHTHiWTOPOB

P e 3 » u e

B-pa6ore speAOTasaeHO pe3yjii»Ta*H HCcaeAOBaHafi apo3H«3noca ipBx pasmoc poTopoB. C ^ o p w y a H p o B a H o n o E s s n e ueciHoro aoxasarejur spoaaK. Bcnoa5>3ca&Ho atot noxasaieaB ao cpasHeHH.“ HKseHCHBHOosH ape s e e . CpaBHeao 2eope*5Piaeicne b SKOnepEMeHraJtBHiie ECcaeAOBaBHA.

EROSION INDEX AS THE PARAMETER OP EROSION WEAR OP BLACIES IN THE RADIAL P A N ’S IMPELLER

S u m m a r y

This paper presents the erosion examinations of three impellers with different geometry. The notion of a local erosion index, that is used as a parameter to compare erosion intensity of impellers blades has been defined. An attempt to compute the erosion flme of blades in the original fan, considering a local erosion index, has been undertaken und the re­

sults hare been compared with the actual worktiae. There ure also presen­

ted some directions of future investigations which should be carried out so as to define generalizations.