بررسی شکست و خستگی در پره فن کولرهای هوایی

یکی از وسایلی که در واحدهای پالایشگاهی و پتروشیمیایی برای کاهش دمای سیالات مورد استفاده قرار می گیرند، خنک کننده های هوایی می باشند. شکست پره این خنک کننده ها می تواند باعث آسیب سایر اجزا شود. هدف از انجام این تحقیق تعیین عمر یک پره فن بر اساس مکانیک شکست است. به منظور تعیین تنش های ایجاد شده در پره در صورت وقوع ارتعاشات و بررسی امکان شکست آن به دلیل خستگی در اثر رزونانس، پره تحت نیروهای معادل مدل سازی شد و به روش المان محدود مورد تحلیل قرار گرفت. سپس مدل تحت شرایط بارگذاری از قبیل نیروی گریز از مرکز، نیروهای آئرودینامیکی به صورت استاتیک قرار گرفت و شرایط مرزی تکیه گاهی مناسب روی پره اعمال شدند. در پایان، با شناسایی عوامل تاثیرگذار بر کاهش عمر خستگی و تغییر هندسه پره به منظور کاهش این عوامل، پره بهینه سازی شد. نتایج نشان داد که رفتار پره با هندسه محدب توزیع فشار مناسبی نداشته و در سرعت دورانی ۳۰۰۰ دور در دقیقه در زوایای حمله بزرگ تر ۵ درجه پدیده اشتال رخ داده و توزیع فشار عملکرد مناسبی برای پره را نشان نمی دهد. در صورتیکه در هندسه های با فویل مقعر و مسطح چنین پدیده ای مشاهده نشد. همچنین علاوه بر هندسه فویل پره، جنس و چگالی پره نیز در پدیده شکست بسیار تاثیرگذار بود. ازآنجایی که استیل ضدزنگ دارای چگالی تقریبا ۳ برابر آلومینیوم است، در این ابعاد برای پره نیروی گریز از مرکز بسیار بزرگ خواهد شد که این امر منجر به شکست خواهد شد. با توجه به توزیع تنش، و عمر سازه در تعداد سیکل ها مشاهده شد که هندسه محدب در مقایسه با سایر هندسه ها مقاومت بیشتری در مقابل شکست از خود نشان می دهد.

کلیدواژه ها:

پره کولرهای هوایی ، خستگی ، روش المان محدود ، مکانیک شکست