Stiffness and friction characterization of brush seals
Fırça keçelerin katılık ve sürtünme karakterizasyonu
- Tez No: 389492
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MAHMUT FARUK AKŞİT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği, Mechanical Engineering, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 316
Özet
Buhar ve gaz turbin teknolojilerindeki gelişmeler sürekli olarak daha yüksek basınç oranlarına ve giriş sıcaklıklarına sahip termodinamik döngülere neden olan zorlu çalışma koşullarını da beraberinde getirmektedir. Türbin toplam verimini arttırmak için kaçak akışları ve termodinamik kayıpları indirgeme gereksinimi göz önünde bulundurulduğunda, sızdırmazlık teknolojilerindeki gelişmeler turbomakina endüstrisi için büyük önem arz etmektedir. Labirent tipi sızdırmazlık elemanları neredeyse gaz türbinlerinin icadından bu yana kullanılan bir teknoloji olup yıllar boyu doygunluk derecesine ulaşacak şekilde geliştirilmesine rağmen, kaçak akış oranları halen tatmin edici seviyede değildir ve yeni nesil türbin gereksinimlerini karşılayamamaktadır. Fırça tipi sızdırmazlık elemanları akış performans gereksinimlerini karşılamakta olup, türbin geçici rejim koşullarında da rotor temasını başarılı bir şekilde kompanze edebilmektedirler. Üstün performansları, kararlı sızdırmazlık karakteristikleri ve kompakt boyutları sebebiyle fırça tipi keçeler kritik türbin segmentlerinde geleneksel labirent keçelerin yerini almaktadırlar. Fırça keçeler bir araya getirilmiş fiberlerden ibaret olup, çalışma koşullarında bu fiberler yüksek hızda dönen şaft yüzeyine sürtmektedirler. Yüksek hızda dönen şaft yüzeyi üzerinde kayan fiber uçlarında gerçekleşen rotor teması ve bunun sonucunda oluşan sürtünme ve aşınma, fırça keçeömrünü ve verimini belirlemenin yanında rotor kararlılığı açısından da büyük önem arz etmektedir. Türbin çalışma koşullarında fiber ucu temas kuvvetlerini ve bunun sebep olduğu gerilme seviyelerini belirlemek, performans optimizasyonu ve keçe dayanımını açısından oldukça önemlidir. Gerçekleştirilen literatür taraması sonucunda çalışma koşullarında oluşan keçe katılığı ve fiber gerilmelerini hesaplayacak analiz metodlarının eksikliği belirlenmiştir. Bu eksikliği gidermek adına, türbin koşullarında katılık testleri yapmaya imkan verecek test düzeneği tasarımı gerçekleştirilmiş ve test metodolojisi geliştirilmiştir. Test keçeleri için analitik çalışmalar ve sonlu eleman analizleri gerçekleştirilerek elde edilen sonuçlar test verileri ile karşılşatırılmış ve korelasyon sağlanmıştır. Fırça keçe katılık ve sürtünme karakterizasyonu korele edilmiş sonlu eleman modelleri ile gerçekleştirilmiş, fırça keçe sonlu eleman analizleri için model dosyasınını otomatik olarak oluşturulmasına yarayan MATLAB tabanlı kod yazılmıştır.
Özet (Çeviri)
Improvements in steam and gas turbine technologies constantly drive harsher conditions, which result in thermodynamic cycles having higher pressure ratios and inlet temperature levels as well as increased leakage flows. Necessity of reducing the internal leakage flows and thermodynamic cycle losses while increasing the turbine overall efficiency puts greater importance on improvements in sealing technologies. Labyrinth seals have been used almost since the invention of gas turbines and their technology is very well developed over the years. However, leakage rates are still not satisfactory and cannot meet the performance requirements of new generation turbines. Brush seals are fulfilling the leakage performance requirements and they can successfully compensate rotor interference at turbine transient conditions. Due to their superior and stable leakage performance and compact size, brush seals are replacing traditional labyrinth seals at critical sections of turbines. A brush seal consists of a series of bristles which rub on the shaft surface. Since the bristles slide against the high-speed rotating shaft, friction and wear at the bristle tip contact becomes a major concern as it determines the life and efficiency of the seal and also rotor stability. Evaluating bristle tip contact forces and resulting stress levels at operating conditions is critical to optimize the seal performance and safety. A brief literature survey reveals the lack of test data and analysis methods for evaluating seal stiffness and stress levels at operating conditions. In an attempt to meet this need, custom test rig design and methodology has been developed to perform stiffness tests at turbine operating conditions. Analytical studies and finite element simulations have been performed for test seals and results have been correlated with the test data of this study. Furthermore, stiffness and friction characterization of brush seals has been conducted through correlated FE models, and MATLAB based code has been developed for automatic brush seal FE model generation for ABAQUS simulations.
Benzer Tezler
- Metalik malzemelerin bilyalı dövme uygulaması sonrası tribolojik davranışının deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of tribological behaviour of metallic materials after shot peening implementation
HARUN ARDA BALYALI
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ZEYNEP PARLAR
YRD. DOÇ. DR. EGEMEN AVCU
- Friction dynamics of adhesive fibrillar contact
Adeziv fibrilli kontağın sürtünme dinamiği
TURGAY ERAY
Doktora
İngilizce
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLKER MURAT KOÇ
- Novel cochlear electrode array development using microfabrication techniques
Mikrofabrikasyon teknikleri kullanılarak yenilikçi koklear elektrot dizini geliştirilmesi
GÜLÇİN ŞEFİYE AŞKIN
Doktora
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLSAY SÜMER
- Sürtünme kaynağı ve MIAB kaynağı ile birleştirilmiş boruların mikroyapısal ve mekanik karakterizasyonu
Micro and mechanical characterization of tubular parts welded via friction and MIAB welding
BERNA BALTA
Doktora
Türkçe
2016
Makine MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AZİZ ARMAĞAN ARICI
- Mikro ark oksidasyon işlemi uygulanmış silisyum karbür takviyeli az91d magnezyum alaşımının korozyon ve aşınma özelliklerinin incelenmesi
Investigation on wear and corrosion properties of micro arc oxidized sic reinforced az91d magnesium alloy
MEHMET RAGIP MUHAFFEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU