Investigation into the prediction of the service life of the impeller of a turbo radial compressor in a high-temperature heat pump

Abstract

Von allen Komponenten eines Wärmepumpensystems ist der Verdichter diejenige, die erfahrungsgemäß die höchste Ausfallwahrscheinlichkeit hat. Für das Erreichen einer hohen Lebensdauer ist es wichtig, dass es nicht in einer seiner Eigenfrequenzen arbeitet, um Resonanzen zu vermeiden. Darüber hinaus dreht sich das Laufrad mit Drehzahlen von über 100000 U/min und ist wechselnden Zyklisch auftretenden Lasten und dynamischen Belastungen ausgesetzt, z. B. Zentrifugalkraft, aerodynamische Lasten, thermische Lasten etc., was zu zyklischen Belastungen führt und die Lebensdauer des Verdichter weiter verringert. Die in einem Laufrad auftretenden maximalen Spannungen müssen immer deutlich unter der Streckgrenze des Laufradmaterials liegen. In dieser Arbeit wird die Anzahl der Zyklen bis zum Versagen eines Laufrads eines Turboradialverdichters für eine Hochtemperaturwärmepumpe mittels FEA unter Verwendung der dehnungsgesteuerten Ermüdungsanalysemethode vorhergesagt. Die Spannungsanalyse in der FEA erfolgt nach dem von-Mises-Kriterium. Es wird weiterhin eine Schwingungsanalyse durchgeführt, um die dominante Modenform bei der Betriebsdrehzahl des Laufrads zu ermitteln und festzustellen, ob eine Resonanz vorlieg