Operación Supercrítica de Ventilador de Flujo Cruzado Sin Rodamientos
Autores: Bagaric, Ivana; Steinert, Daniel; Nussbaumer, Thomas; Kolar, Johann W.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Operación Supercrítica de Ventilador de Flujo Cruzado Sin Rodamientos
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Sin rodamientos
Ventilador de flujo cruzado
Velocidad supercrítica
Elementos de desacoplamiento
Diseño del rotor
Rendimiento hidrodinámico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un ventilador de flujo cruzado (CFF) sin rodamientos desacoplado que opera a una velocidad supercrítica, aumentando así la velocidad de rotación máxima alcanzable y la potencia dinámica del fluido. En los rotores de CFF levitados magnéticamente, la velocidad de rotación y el rendimiento del ventilador están limitados por la frecuencia de resonancia por flexión. Esto se define principalmente por la baja rigidez mecánica a la flexión de las palas del CFF, que están optimizadas para el rendimiento dinámico del fluido, y los pesados imanes del rotor en ambos lados del rotor, que añaden una masa significativa pero una contribución mínima a la rigidez general del rotor. Esto resulta en deformaciones perjudiciales de las palas del CFF en la vecindad de la frecuencia de resonancia por flexión del rotor; por lo tanto, el CFF está limitado en velocidad a velocidades de rotación subcríticas. El novedoso rotor de CFF presentado en este estudio cuenta con elementos de desacoplamiento mecánico adicionales con baja rigidez a la flexión entre las palas del ventilador y los imanes del rotor. Así, las fuerzas de desequilibrio deforman principalmente los suaves elementos de desacoplamiento, lo que les permite pasar resonancias sin dañar las palas del CFF y permite la operación del rotor en la región de velocidad supercrítica debido al efecto de auto-centrado del rotor. Los efectos del nuevo diseño del rotor en el comportamiento dinámico del rotor se investigan mediante un modelo de masa-resorte-amortiguador. La influencia de diferentes elementos de desacoplamiento en el rodamiento magnético se prueba y evalúa experimentalmente, a partir de lo cual se deriva un rotor de CFF desacoplado optimizado. El prototipo final permite una operación estable a 7000 rpm en la región de velocidad supercrítica. Esto corresponde a un aumento de velocidad de rotación del 40%, resultando en un flujo de fluido más alto y una presión estática más alta en comparación con el CFF sin rodamientos presentado anteriormente sin elementos de desacoplamiento.
Descripción
Este documento presenta un ventilador de flujo cruzado (CFF) sin rodamientos desacoplado que opera a una velocidad supercrítica, aumentando así la velocidad de rotación máxima alcanzable y la potencia dinámica del fluido. En los rotores de CFF levitados magnéticamente, la velocidad de rotación y el rendimiento del ventilador están limitados por la frecuencia de resonancia por flexión. Esto se define principalmente por la baja rigidez mecánica a la flexión de las palas del CFF, que están optimizadas para el rendimiento dinámico del fluido, y los pesados imanes del rotor en ambos lados del rotor, que añaden una masa significativa pero una contribución mínima a la rigidez general del rotor. Esto resulta en deformaciones perjudiciales de las palas del CFF en la vecindad de la frecuencia de resonancia por flexión del rotor; por lo tanto, el CFF está limitado en velocidad a velocidades de rotación subcríticas. El novedoso rotor de CFF presentado en este estudio cuenta con elementos de desacoplamiento mecánico adicionales con baja rigidez a la flexión entre las palas del ventilador y los imanes del rotor. Así, las fuerzas de desequilibrio deforman principalmente los suaves elementos de desacoplamiento, lo que les permite pasar resonancias sin dañar las palas del CFF y permite la operación del rotor en la región de velocidad supercrítica debido al efecto de auto-centrado del rotor. Los efectos del nuevo diseño del rotor en el comportamiento dinámico del rotor se investigan mediante un modelo de masa-resorte-amortiguador. La influencia de diferentes elementos de desacoplamiento en el rodamiento magnético se prueba y evalúa experimentalmente, a partir de lo cual se deriva un rotor de CFF desacoplado optimizado. El prototipo final permite una operación estable a 7000 rpm en la región de velocidad supercrítica. Esto corresponde a un aumento de velocidad de rotación del 40%, resultando en un flujo de fluido más alto y una presión estática más alta en comparación con el CFF sin rodamientos presentado anteriormente sin elementos de desacoplamiento.