Leakage performance evaluation of cloth seal

Turbomakinalarda sızıdırmazlık teknolojileri basınçlı alanların korunması, sızdırmazlık ve soğutma kontrolü ve eksenel kuvvetlerin dengelenmesi ile ilişkilidir. Bu sebeple sızdırmazlık teknolojisindeki gelişmeler toplam turbomakina verimliliği, operasyonel giderler, yakıt tüketimi ve NOx emisyonu açısından oldukça önemlidir. Örgü keçeler sızdırmazlık performansını iyileştirmek ve aşınma ömrünü uzatmak amacıyla geleneksel katı dolgu keçelere yeni bir alternatif olarak kullanılmaktadır. Örgü keçeler bir veya birden fazla metalik örgü katmanı ile ince bir metal dolgudan oluşmaktadır. Çok yüksek sıcaklık ve basınç sebebiyle türbin çalışma koşullarında örgü keçenin sızdırmazlık performansının incelenmesi oldukça zordur. Fiberler arasından geçen akış oldukça kompleks bir yapıya sahiptir. Bu sebeple bu akışın modellenmesi için aşırı uğraş ve çok yüksek CPU zamanı gerekmektedir. Fiberler arasındaki akışın modellenmesi için gözenekli ortam akış modeli ve bu modelde tanımlanan akış direnç katsayıları kullanılmıştır. Bu modeldeki akış direnç katsayılarının farklı basınç yükü altında Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizlerinde korelasyonunun sağlanması gerekmektedir. Bu sebeple farklı basınç yükü altında ve farklı örgü yönlerinde fiberler arasındaki debi miktarının incelenmesi için bir test sistemi inşa edilmiştir. Dutch twill örgü tipindeki fiberlerin akış direnç katsayılarının farklı basınç yükleri altında belirlenmesi için Sutherland-ideal gaz yaklaşımı oluşturulmuştur. Ayrıca farklı örgü çeşitleri üzerinde gözenekliliği hesaplayan denklemler bulunmuştur. Halihazırda bulunan veriler tasarım parametreleri ile sızdırmazlık performansı arasında bir kapalı-form denklem elde edilmesi için yeterli olmamaktadır. Bu eksikliğin giderilmesi amacıyla bu çalışmada geometrik parametrelerin değişken basınç yükü altında statik keçe sızdırmazlık performansı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Parametre sayısının inceleme yapılabilecek uygun seviyeye azaltılması için çeşitli parametreler literatürdeki çalışmalar göz önünde bulundurularak sabitlenmiştir. İncelenmek için seçilen sekiz parametre tarama deney tasarımına dahil edilmiştir. Parametrelerin seviye aralıkları tipik uygulama aralıklarına göre seçilmiştir. Sızdırmazlık üzerinde önemli etkisi olan parametreler tarama deney tasarımında belirlenmiş ve bu parametreler ana deney tasarımında analiz edilmiştir. Deneyler sonucunda bir kapalı-form denklem elde edilmiştir. Parametre seviyelerine göre sızdırmazlık miktarındaki değişimler ortaya çıkarılmıştır. Tarama ve ana deney tasarımlarının gerçekleştirilmesi için ayrıca bir test düzeneği tasarlanmış ve birçok örgü keçe tasarımı üretilmiştir.