Методика проектування робочого колеса вільновихрового насоса з криволінійним профілем лопаті
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.131159Ключові слова:
вільновихровий насос, робоче колесо, проточна частина, ККД, інвестиційні витратиАнотація
Дослідження присвячено підвищенню енергетичної ефективності вільновихрового насоса типу «Turo» шляхом удосконалення його робочого колеса. Це дозволяє мінімізувати загальну вартість життєвого циклу насосної установки у результаті зниження витрат на електроенергію.
Застосування фізичної моделі потоку реальної рідини у вільновихровому насоса дозволило розробити математичну модель розподілу енергії у його проточній частині. У запропонованій математичній моделі кількісно встановлено співвідношення складових потоків. До них віднесено тороподібний вихор, потік, що надходить із міжлопатевих каналів робочого колеса безпосередньо до відводу, і потік, що не контактує з лопатями (потік протікання). У результаті встановлено, що максимально можливий ККД робочого процесу вільновихровогонасоса без урахування гідравлічних втрат складає ηрп=0,67.
Розроблено методику конструювання робочого колеса з криволінійним профілем лопаті. Методика базується на запропонованій математичній моделі розподілу енергії у проточній частині вільновихрового насоса. Кут установки лопаті на вході β1 і на розрахунковому радіусі βr робочого колеса запропоновано виконувати відповідно до витрати рідини у міжлопатевих каналах робочого колеса. Радіус r<r2 обирається таким, для якого спостерігається радіальний рух рідини у міжлопатевих каналах робочого колеса.
Виконання чисельного дослідження дало можливість оцінити структуру потоку у проточній частині вільновихрового насоса. Використання запропонованого робочого колеса дозволило мінімізувати втрати на вході та у його міжлопатевих каналах у результаті узгодження потоку рідини і геометрії скелету лопаті. Збільшення частки лопатевого і зменшення частки вихрового робочого процесу дозволило підвищити ККД вільновихрового насоса.
Запропонована геометрія робочого колеса дозволяє підвищити ККД існуючих вільновихрових насосів на 4–5 %
Посилання
- Kotenko, A., Herman, V., Kotenko, A. (2014). Rationalisation of Ukrainian industrial enterprises in a context of using torque flow pumps on the basis of valuation of the life cycle of pumping equipment. Nauka i Studia, 16 (126), 83–91.
- Gao, X., Shi, W., Zhang, D. et. al. (2014). Optimization design and test of vortex pump based on CFD orthogonal test. Nongye Jixie Xuebao/Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 45 (5), 101–106.
- Gerlach, A., Thamsen, P., Wulff, S., Jacobsen, C. (2017). Design Parameters of Vortex Pumps: A Meta-Analysis of Experimental Studies. Energies, 10 (1), 58. doi: 10.3390/en10010058
- Kondus, V., Kotenko, A. (2017). Investigation of the impact of the geometric dimensions of the impeller on the torque flow pump characteristics. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (1 (88)), 25–31. doi: 10.15587/1729-4061.2017.107112
- Gerlach, A., Thamsen, P., Lykholt-Ustrup, F. (2016). Experimental Investigation on the Performance of a Vortex Pump using Winglets. ISROMAC 2016. International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machinery, 10–15.
- Chervinka, M. (2012). Computational Study of Sludge Pump Design with Vortex Impeller. 18th International Conference ENGINEERING MECHANICS 2012, 191–201.
- Krishtop, I. (2015). Creating the flowing part of the high energy-efficiency torque flow pump. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (7 (74)), 31–37. doi: 10.15587/1729-4061.2015.39934
- Kudo, H., Kawahara, T., Kanai, H., Miyagawa, K., Saito, S., Isono, M. et. al. (2014). Study on clogging mechanism of fibrous materials in a pump by experimental and computational approaches. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 22 (1), 012011. doi: 10.1088/1755-1315/22/1/012011
- Evtushenko, A. A. (2002). Osnovy teorii rabochego protsessa vihrevyih gidromashin. Tehnologicheskie sistemy, 2 (13), 110–113.
- Kotenko, A., Nikolaenko, L., Lugova, S. (2011). The computational model of the emergence and development of cavitation in torque flow pump. 4th International Meeting on Cavitation and Dynamic Problems in Hydraulic Machinery and Systems, 87–94.
- Krishtop, I., German, V., Gusak, A., Lugova, S., Kochevsky, A. (2014). Numerical Approach for Simulation of Fluid Flow in Torque Flow Pumps. Applied Mechanics and Materials, 630, 43–51. doi: 10.4028/www.scientific.net/amm.630.43
- Grabow, G. (1972). Einfluss der Beschaufelung auf das Kennlinie Verhalten von Freistrompumpen. Pumpen und Verdichter, 2, 18–21.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2018 Vladyslav Kondus, Pavlo Kalinichenko, Olexandr Gusak
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
