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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

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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


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.

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