Gaz türbinlerinde kullanılan fırça keçe geometrisinin ve çalışma şartlarının kaçak debiye etkisinin HAD analizi ile incelenmesi
CFD investigation of brush seal leakage depending on seal geometry and operating conditions for gas turbine applications
- Tez No: 444331
- Danışmanlar: PROF. DR. YAHYA DOĞU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kırıkkale Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Fırça keçeler, gaz ve buhar türbinlerinde yaygın kullanılan labirent keçelere göre %20'ye varan oranlarda az kaçak debiye sahip, uzun işletme sürelerinde kararlı çalışan, daha az eksenel yer kaplayan ve daha iyi sızdırmazlık performansı gösteren sızdırmazlık elemanlarıdır. Tasarımı uygun olmayan bir sızdırmazlık elemanı motorda artan kaçak debi ve yakıt sarfiyatına, verim düşüşüne, güvensiz işletme şartlarına ve ömür kaybına neden olduğundan, fırça keçe tasarım parametrelerinin kaçak debiye etkilerinin araştırılması önemli görülmektedir. Bu tez çalışmasında, fırça keçe tasarım parametrelerinden keçe geometrisinin ve çalışma şartlarının sızdırmazlık performansı üzerindeki etkileri, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizleri ile ANSYS-Fluent v.14 paket programı kullanılarak sayısal olarak incelenmiştir. HAD modeli 2-boyutlu eksenel simetrik koordinatlarda oluşturularak fırça keçe tel paketi gözenekli ortam olarak modellenmiştir. Gözenekli tel paketinin akış direnç katsayıları, literatürdeki deneysel kaçak debi ve basınç verileri ile kalibre edilmiştir. Hava akışı sıkıştırılabilir akış olarak alınmış ve yoğunluğun değişimi ideal gaz denklemi ile tanımlanmıştır. Türbülanslı akış için k-epsilon modeli kullanılmıştır. Belirlenen sınır şartlarında süreklilik, momentum (Navier-Stokes) ve enerji denklemleri sayısal olarak çözülmüştür. HAD analizleri sonucunda, tel paketi kalınlığının artırılması kaçak debiyi azaltırken, arka plaka çit yüksekliğinin artırılması kaçak debiyi artırmıştır. Artan tel radyal yüksekliğinin ise kaçak debiyi az miktarda artırdığı hesaplanmıştır. Bununla birlikte, işletme parametrelerinden keçe radyal açıklığı ve basınç oranı kaçak debiyi lineer olarak artırmıştır. Ayrıca, keçenin pozitif radyal açıklıkta çalışması durumunda, bu açıklığın akışı domine ettiği ve kaçak debi üzerinde fırça keçe geometrisine nazaran daha etkin olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Brush seals are advanced seals exhibit better sealing performance about 20% of conventional labyrinth seals, having stable and long operation hours, and occupying less axial assembly space in gas and steam turbines. An improperly designed sealing element may cause many serious problems such as increase in leakage and fuel consumption, loss of efficiency, unsafe operating conditions, and loss of service life, thus, investigation of brush seal leakage performance depending on design parameters has a crucial importance. In this thesis, effects of brush seal design parameters, which are geometric dimensions and operating conditions, on the leakage performance were investigated by utilizing Computational Fluid Dynamics (CFD) analyses in ANSYS-Fluent v.14 software. The CFD model was built as 2D axisymmetric coordinates and the bristle back of brush seal was treated to be a porous medium. The flow resistance coefficients of the porous bristle pack were calibrated by using leakage and pressure measurements available in literature. Air flow is considered to be compressible flow by assuming ideal gas equation. For turbulent flow, k-epsilon model was used. Continuity, momentum (Navier-Stokes), and energy equations were numerically solved under described boundary conditions. CFD analyses show that the increase of bristle pack thickness decreases leakage, however, the increment on backing plate fence height increases leakage. The increase of bristle free height leads to a slight leakage increase. Meanwhile, the increment of clearance and pressure ratio increase leakage linearly. Moreover, in case of clearance operation, clearance is a more dominant parameter on leakage compared to geometric dimensions.
Benzer Tezler
- Stiffness and friction characterization of brush seals
Fırça keçelerin katılık ve sürtünme karakterizasyonu
ERTUĞRUL TOLGA DURAN
Doktora
İngilizce
2013
Makine MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUT FARUK AKŞİT
- Düz labı̇rent keçelerde oyuk oluşumunun sızdırmazlık performansına etkisi
Sealing performance effect of rub groove for straight through labyrinth seals
UĞURCAN YALÇIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR KIRKKÖPRÜ
- Gaz türbinlerinde kullanılan aksiyel kampresörlerde emiş havasının sağutulması ile elde edilecek kazancın incelenmesi
Investigation of performance enhancement by cooling of compressor inlet air in the axiel compressor in gas turbine
RECEP ÇITLAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Makine MühendisliğiTrakya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. AHMET CİHAN
- Modeling and process optimization of water jet guided laser micro hole drilling on nickel-based aerospace alloys
Su jeti kılavuzlu lazer mikro delik delme işleminin nikel esaslı havacılık alaşımları için modellenmesi ve optimizasyonu
LEVENT SUBAŞI
Doktora
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA İLHAN GÖKLER
DOÇ. DR. ULAŞ YAMAN
- Gaz türbinlerinde kullanılan bal peteği sızdırmazlık elemanı geometrisi ve çalışma şartlarının kaçak debiye etkisinin had analizi ile incelenmesi
CFD investigation of honeycomb seal leakage affected by seal geometry and operating concditions
KORAY GEZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAHYA DOĞU