Wärmebehandlung und Analyse der Nickel-Superlegierung für Gasturbinenanwendungen (2)

Veröffentlichungsdatum:2021-09-28

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Fig. 1. 3D-Modell der Klinge ausgelegt CATIA-Software.

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Fig. 2. Geschwindigkeitsdreiecke der Klinge.

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3.2 Strukturanalyse von Klingen der Gaskräftenämlich tangentialer, axial wurden durch Konstruieren Geschwindigkeit bestimmt Dreiecken am Ein- und Ausgang des Rotorblattes. Die Analyse wurde unter Verwendung der Schaufelprofil durchgeführt, da seine Funktion der kinetischen Energie des fließenden Erhaltung steam oder Gas in die mechanische Arbeit an der Turbinenhülle [11]. Auf den ersten statischen Strukturanalyse wurde auf NACA (N-Serie) Schaufelprofil erfolgt ist. Die Eingabeeigenschaften für die statische Analyse werden gezeigt in Tabelle 6 zeigen die Figs.3-10 CFD Stufen der Schaufeln.

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3.3 Modal analysis

Die Untersuchung der dynamischen Eigenschaften der Systeme im Frequenzbereich wurde unter Verwendung der Modalanalyse durchgeführt, . Der Zweck einer Modalanalyse ist es, die Formen und Frequenzen zu finden, bei denen die Struktur, die Wirkung einer Belastung verstärken wird [12]. Modalanalyse gibt einen Überblick über die Grenzen der Antwort eines Systems.every Objekt hat eine interne Frequenz (oder Resonanzfrequenz), bei der das Objekt kannnatürlich Vibrieren [13]. Es ist auch die Frequenz where das Objekt wird Übertragung von Energie von einer Form in die andere mit einem minimalen Verlust hier Schwingungs kinetischer ermöglichen. Es ist wichtig, diese Frequenzen zu wissen, bei dem die Struktur erratisch verhalten. Das unabhängige undnormalisieren wurde Verschiebungsmuster überlagert ist und ein resultierendes Verschiebungsmuster zu erzeugen amplifizierte [14]. Die Anzahl der Schwingungsformen erzeugt wurde, direkt proportional zu Freiheitsgraden der Struktur. Die Frequenzen in verschiedenen Modi sind in Tabelle 7 angegeben

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图片9.png   Fig. 3. Nickel (Def. 2.733 mm, Druck: 1 MPa)

图片10.png Fig. 4. Wärmebehandelte Legierung (Def: 2.90 mm,

图片11.pngFig 6. wärmebehandelt (Max Stress:. 362.9Mpa,  

图片12.png Fig 7. Nickel 825 -.. Temp Verteilung

3.4. CFD analysis

ANSYS CFX ist ein zuverlässiges und genaue Hochs-performance Computational Fluid Dynamics (CFD) Software-Werkzeug, die Lösungen schnell und robust in einem breiten liefert Bereich von CFD und Multi-physics Anwendungen. CFX ist für seine hervorragende Genauigkeit robustness und Geschwindigkeit, mit rotierenden Maschinen wie Pumpen, Ventilatoren, Kompressoren und Gas- und Wasserturbinen erfaßt. Die gesamten Turbinen umschlossen sind durch eine rechteckige Fläche. der Einlass und der Auslass des Fluidflusses wird durch temporäre Auswahl erwähnt. Die Flüssigkeit in dieser Studie verwendet wird, ist Luft mit einer Dichte von 1,225 Kg/m3 und Viskosität 1,7845 E-05. Die Randbedingungen sind Anströmgeschwindigkeit 2000 m/s und alle anderen Flächen beschränkt sind. die fließend wird basierend auf der Anzahl von Iterationen berechnen, wie erwähnt. die Fig. 11 zeigt die f luent Analyse der Turbinenschaufel mit einem Luftstrom.

图片13.pngFig. 8. Wärmebehandelte Legierung - Temp Verteilung

图片14.pngFig.. 9. Nickel 825 (Max: 213,62 Hz)

图片15.pngFig.. 10. Wärmebehandelte Legierung (Max: 166.26 Hz)

图片16.png图片17.pngFig.. 11. fliessend Analyse mit einem Luftstrom.

4. Conclusion

Die Monel 400 Metall Wärme-treated durch Prozess Abschrecken und alsnach den durchgeführten Tests, das Metall zeigt, daß die Eigenschaften verbessert werden, wenn im Vergleich zunicht gehärteter Legierung, und die Eigenschaften sind ähnlich wie Nickel 825. Somit können die Kosten der Turbinenschaufeln werden drastisch reduziert. Da die Monel 400 billiger als die letztere ist, ist der Einsatz von IT Kosten-efficient. Weiterhin analysiert, in der ANSYS-Software 16.0, die Verformung der Klingen, die Spannungskonzentration, Temperaturverteilung in den Schaufeln durch die Eigenschaften der Wärme Monel 400 mit-treated Legierung, die mehr oder weniger ähnlich zu dem von Nickel 825-Legierung ist. CFD-Analyse Ergebnisse korrelieren auch die Tatsache, dass die Schlagfestigkeit deutlich verringert wurde und die Härte wird drastisch erhöht, was bei der Reduktion von Verschleiß geführt. Die Verformung und Beanspruchung in ANSYS entwickelt ist geringer als die sichere Belastungsgrenze des Materials. Modalanalyse wird in ANSYS Workbench für sowohl den Monel und Nickel durchgeführt, die zeigt, dass die Resonanzfrequenz für wärmebehandelt Monel 400 ist kleiner als der von 825. Nickel Dies zeigt, dass die wärmebehandelte Legierung Monel in dieser Studie präsentierten bietet vielversprechende Ergebnisse, dass Dosen wird in der direkten Anwendung von Turbinenschaufeln verwendet.







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