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엇갈린 래버린스 실의 누설량 및 동특성 해석
Leakage and Rotordynamic Analysis for Staggered-Labyrinth Gas Seal 원문보기

윤활학회지 = Journal of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers, v.18 no.1, 2002년, pp.24 - 33  

하태웅 (경원대학교 건축설비 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The basic equations are derived for the analysis of a staggered labyrinth gas seal which are generally used in high performance compressors and steam turbines. The Bulk-flow is assumed for a single cavity control volume and the flow is assumed to be completely turbulent in circumferential direction....

주제어

#staggered labyrinth gas seal   #leakage   #rotordynamic coefficients   #moody's friction factor   #compressor   #steam turbine  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 엇갈린 래버린스 실의 누설량 및 동특성 계수에 대한 기 발표된 실험결과가 없어 본 해석 결과의 신뢰성을 직접적으로 검증하기 어렵기 때문에 같은 운전조건 및 실의 크기를 갖는 평 실(plain seal)[13] 및 관통 래버린스 실(see-through labyrinth seal)[6]의 결과와 비교하고자 한다. 또한 래버린스 이가 로터에 있는 teeth-on-rotor(TOR) 경우와 래버린스 이가 스테이터에 있는 teetli-on-stator 경우에 대한 결과도 다양한 형상조건 및 운전조건에 대하여 검토하고자 한다. Fig.
  • 본 절에서는 앞 절에서 유도한 엇갈린 래버린스 실의 누설량 및 동특성 계수 결정방법에 따른 결과를 보이고자 한다. 엇갈린 래버린스 실의 누설량 및 동특성 계수에 대한 기 발표된 실험결과가 없어 본 해석 결과의 신뢰성을 직접적으로 검증하기 어렵기 때문에 같은 운전조건 및 실의 크기를 갖는 평 실(plain seal)[13] 및 관통 래버린스 실(see-through labyrinth seal)[6]의 결과와 비교하고자 한다.
  • 한다. 엇갈린 래버린스 실의 누설량 및 동특성 계수에 대한 기 발표된 실험결과가 없어 본 해석 결과의 신뢰성을 직접적으로 검증하기 어렵기 때문에 같은 운전조건 및 실의 크기를 갖는 평 실(plain seal)[13] 및 관통 래버린스 실(see-through labyrinth seal)[6]의 결과와 비교하고자 한다. 또한 래버린스 이가 로터에 있는 teeth-on-rotor(TOR) 경우와 래버린스 이가 스테이터에 있는 teetli-on-stator 경우에 대한 결과도 다양한 형상조건 및 운전조건에 대하여 검토하고자 한다.
  • 일반적으로 터빈에서는 래버린스 이(labyrinth teeth)가 로터(회전부)에 있는 teeth-on-rotor 래버린스 실이 사용되며, 압축기에서는 래버린스 이가 스테이터(비회전부)에 있는 teeth-on-stator 래버린스 실이 사용된다. 엇갈린 래버린스 실의 해석을 위하여 본 절에서는 Fig. 2와 같이 래버린스이가 스테이터(비회전부)에 있는 teeth-on-stator 래버린스 실에 대한 지배방정식의 유도만을 보이고자 한다.

가설 설정

  • 래버린스 이 선단부의 축방향 유속은 로터의 단과 이웃하는 래버린스 이에 막혀 혼합되어 소멸되며각 래버린스 쳄버 내의 원주방향 유속은 대표유속 V 로 가정한다. Fig.
  • 유도하였다. 로터 축이 타원궤적을 갖는 휘돌림 운동을 한다는 가정으로부터 섭동압력을 구하고 엇갈린 래버린스 실의 동특성 계수를 결정하였다. 엇갈린 래버린스 실의 누설량 및 동특성 계수를 같은 운전 조건 및 형상조건에서 평 실과 관통 래버린스의 결과와 비교하고, 입구 압력의 변화, 래버린스 이수, 실 틈새 길이, 및 입구 원주방향 속도비(Vin/Rm•ω)가 엇갈린 래버린스 실의 동특성계수 및 안정성에 미치는 영향을 분석하였다.
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참고문헌 (13)

  1. Alford, J. S., 1965, 'Protecting Turbomachinery from Self-Excited Rotor Whirl,' ASME Trans. Journal of Engineering for Power, October pp. 333-344 

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  3. Jenny, R. J., Wyssmann, H. R, and Pham, T. C-1984, 'Prediction of Stiffness and Damping Coeffi-cients for Centrifugal Compressor Labyrinth Seal.s,' ASME 84-GT-86. Prescnted at the 29th Intema-tional Gas Turbine Conference and Exhibit, Amster-dam, The Netherlands, June 4-7 

  4. Childs, D. W., and Scharrer, J. K., 1986, 'An Iwat-subo Based Solution for Labyrinth Seals: A Compar-ison to Experimental Results,' ASME Trans. Joumal of Engineering for Gas Turbines and Power, April Vol. 108, pp. 325-331 

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  7. Scharrer, J. K., 1988, 'Rotordynamic Coefficienls for Stepped Labyrinth Gas Seals,' ASME/ASLE Tribol-ogy Conference, Paper No. 88-Trib-42 

  8. Ha, T. W., 2001, 'Rotordynamic Analysis for Stepped -Labyrinth Gas Seal Using Moody's Friction-Factor Model,' KSME International Joumal, Vol. 15, No. 9, pp. 1079-1089 

  9. Neumann, K. 1964, 'Zur Frage der Verwendung von Durchblickdichtungen im Dampgturbinebau,' Maschinen-technik, 13(4) 

  10. Vermes, G., 1961, 'A Fluid Mechanics Approach to the Labyrinth Seal Leakage Problem,' ASME Jour-nal of Engineering for Power, Vol. 83, No. 2, April pp. 161-169 

  11. Gurevich, M. I., 1966, The Theory ofJets In an Ideal Fluid, Pergamon Press, London, England, pp. 319-323 

  12. John, J. E. A., 1979, Gas Dynamics, Wylie 

  13. Ha, T. W. and Childs, D. W., 1994, 'Annular Honey-comb-stator Turbulent Gas Seal Analysis Using a New Fhction-Factor Model Based on Flat Plate Tests,' ASME Journal of Thbology, Vol. 116, pp. 352-360 

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