Удосконалена конструкція малогабаритного героторного міні-насоса у тепловій системі з високотемпературними та в’язкими теплоносіями

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.272674

Ключові слова:

геротор, коефіцієнт ковзання, малогабаритний, теплова система, трохоїдний насос, VDI 2221

Анотація

У дослідженні детально описана розробка малогабаритного теплового героторного насоса з удосконаленою конструкцією для теплоносіїв з високою температурою та в’язкістю. Конструкція малогабаритного насоса призначена для задоволення потреб модульних компонентів для промисловості та досліджень, особливо для малогабаритних систем теплопередачі, таких як системи опалення житлових приміщень. Для створення вдосконаленого героторного насоса з внутрішнім резервуаром, який може створювати додатковий тиск та мінімізувати коефіцієнт ковзання, тим самим підвищуючи його об’ємний ККД, був використаний метод VDI 2221. Розроблений малогабаритний насос виконаний з використанням обґрунтованої конструкції, для якої потрібна менша кількість компонентів, ніж для звичайного теплового насоса. Це дозволяє знизити обсяг технічного обслуговування насоса та його компонентів. Експериментальні випробування проводилися з використанням випробувальної установки, оснащеної нагрівачем, системою управління з використанням широтно-імпульсної модуляції (ШІМ), клапанами, датчиками тиску і температури. При випробуванні пристрою використовувалися прилади для контролю витрати і частоти обертання насоса, а також для контролю температури робочої рідини. Результати експерименту показують, що вдосконалений героторний насос здатний подавати рідину з в’язкістю 307 мл/хв і температурою до 230 °C. Розташування компонентів зводить до мінімуму коефіцієнт ковзання, який є основною проблемою об’ємних насосів. Максимальний коефіцієнт ковзання вдосконаленої конструкції героторного насоса становить 0,095. Об’ємний ККД знаходився в діапазоні 0,803–0,905 при частоті обертання насоса 2100 об/хв і температурі 230 °C. Результати експерименту та аналізу показують, що насос може бути реалізований для реального застосування в тепловій системі, для досліджень та промисловості

Біографії авторів

Dede Lia Zariatin, Universitas Pancasila

Doctor of Mechanical Engineering, Associate Professor

Department of Mechanical Engineering

Agri Suwandi, Universitas Pancasila

Doctor of Mechanical Engineering, Assistant Professor

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. Ostos, I., Ruiz, I., Gajic, M., Gómez, W., Bonilla, A., Collazos, C. (2019). A modified novel blade configuration proposal for a more efficient VAWT using CFD tools. Energy Conversion and Management, 180, 733–746. doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.11.025
  2. Ismail, I., Mulyanto, A. T., Rahman, R. A. (2022). Development of free water knock-out tank by using internal heat exchanger for heavy crude oil. EUREKA: Physics and Engineering, 4, 77–85. doi: https://doi.org/10.21303/2461-4262.2022.002502
  3. Ismail, I., Pane, E. A., Haryanto, G., Okviyanto, T., Rahman, R. A. (2021). A Better Approach for Modified Bach-Type Savonius Turbine Optimization. International Review of Aerospace Engineering (IREASE), 14 (3), 159. doi: https://doi.org/10.15866/irease.v14i3.20612
  4. Rahman, R. A., Lahuri, A. H., Ismail. (2023). Thermal stress influence on the long-term performance of fast-charging paraffin-based thermal storage. Thermal Science and Engineering Progress, 37, 101546. doi: https://doi.org/10.1016/j.tsep.2022.101546
  5. Lingayat, A., Chandramohan, V. P., Raju, V. R. K., Kumar, A. (2020). Development of indirect type solar dryer and experiments for estimation of drying parameters of apple and watermelon. Thermal Science and Engineering Progress, 16, 100477. doi: https://doi.org/10.1016/j.tsep.2020.100477
  6. Khademi, A., Shank, K., Mehrjardi, S. A. A., Tiari, S., Sorrentino, G., Said, Z. et al. (2022). A brief review on different hybrid methods of enhancement within latent heat storage systems. Journal of Energy Storage, 54, 105362. doi: https://doi.org/10.1016/j.est.2022.105362
  7. Ismail, Syahbana, M. S. L., Rahman, R. A. (2022). Thermal Performance Assessment for an Active Latent Heat Storage Tank by Using Various Finned-Coil Heat Exchangers. International Journal of Heat and Technology, 40 (6), 1470–1477. doi: https://doi.org/10.18280/ijht.400615
  8. Afgan, S., Khushnood, R. A., Memon, S. A., Iqbal, N. (2019). Development of structural thermal energy storage concrete using paraffin intruded lightweight aggregate with nano-refined modified encapsulation paste layer. Construction and Building Materials, 228, 116768. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.116768
  9. Pointner, H., Steinmann, W.-D. (2016). Experimental demonstration of an active latent heat storage concept. Applied Energy, 168, 661–671. doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.01.113
  10. Karademir, H., Özçelik, G., Açikgöz, Ö., Dalkiliç, A. S., İnce, İ. T., Meyer, J., Wongwises, S. (2021). Comprehensive review on the flow characteristics of two-phase flows in inclined tubes. Journal of Thermal Engineering, 7 (3), 483–549. doi: https://doi.org/10.18186/thermal.887821
  11. Suyitno, B. M., Rahmalina, D., Rahman, R. A. (2023). Increasing the charge/discharge rate for phase-change materials by forming hybrid composite paraffin/ash for an effective thermal energy storage system. AIMS Materials Science, 10 (1), 70–85. doi: https://doi.org/10.3934/matersci.2023005
  12. Tunggul Ismail, A., Ismail, I., Abdu Rahman, R. (2022). Increasing the reliability of biomass solid fuel combustion using a combined regenerative heat exchanger as an indirect burner. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (8 (119)), 53–61. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265803
  13. Orchard, B. (2014). Pumps for heat transfer applications. World Pumps, 2014 (10), 36–40. doi: https://doi.org/10.1016/s0262-1762(14)70244-5
  14. Oueslati, A., Megriche, A. (2017). The effect of liquid temperature on the performance of an airlift pump. Energy Procedia, 119, 693–701. doi: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.07.096
  15. Benato, A., Stoppato, A. (2018). Heat transfer fluid and material selection for an innovative Pumped Thermal Electricity Storage system. Energy, 147, 155–168. doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.01.045
  16. Rahmanian, S., Hamzavi, A. (2020). Effects of pump power on performance analysis of photovoltaic thermal system using CNT nanofluid. Solar Energy, 201, 787–797. doi: https://doi.org/10.1016/j.solener.2020.03.061
  17. Bonandrini, G., Mimmi, G., Rottenbacher, C. (2012). Design and simulation of meshing of a particular internal rotary pump. Mechanism and Machine Theory, 49, 104–116. doi: https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2011.11.001
  18. Hao, C., Wenming, Y., Guangming, L. (2015). Design of gerotor oil pump with new rotor profile for improving performance. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 230 (4), 592–601. doi: https://doi.org/10.1177/0954406215618228
  19. Gamez-Montero, P. J., Codina, E., Castilla, R. (2019). A Review of Gerotor Technology in Hydraulic Machines. Energies, 12 (12), 2423. doi: https://doi.org/10.3390/en12122423
  20. Lee, S., Kwak, H., Han, G., Kim, C. (2019). Design of Gerotor Oil Pump with 2-Expanded Cardioids Lobe Shape for Noise Reduction. Energies, 12 (6), 1126. doi: https://doi.org/10.3390/en12061126
  21. Ismail, I., John, J., Pane, E. A., Maulana, R., Rahman, R. A., Suwandi, A. (2021). Experimental Evaluation for the Feasibility of Test Chamber in The Open-Loop Wind Tunnel. WSEAS TRANSACTIONS ON FLUID MECHANICS, 16, 120–126. doi: https://doi.org/10.37394/232013.2021.16.12
  22. Stryczek, J., Bednarczyk, S., Codina, E., Gamez-Montero, P. J., Ivanovic, L., Matejic, M. (2019). Gears or rotors - three approaches to design of working units of hydraulic machines. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 659 (1), 012006. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/659/1/012006
  23. Devendran, R. S., Vacca, A. (2017). Theoretical analysis for variable delivery flow external gear machines based on asymmetric gears. Mechanism and Machine Theory, 108, 123–141. doi: https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2016.10.001
  24. VDI 2221 Blatt 2. Design of technical products and systems - Configuration of individual product design processes (2019). Engl. VDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung.
  25. Jaluria, Y. (2019). Design and Optimization of Thermal Systems. CRC Press, 614. doi: https://doi.org/10.1201/9780429085789
  26. Rahman, R. A., Suwandi, A., Nurtanto, M. (2021). Experimental investigation on the effect of thermophysical properties of a heat transfer fluid on pumping performance for a convective heat transfer system. Journal of Thermal Engineering, 7 (7), 1628–1639. doi: https://doi.org/10.18186/thermal.1025910
  27. Robison, A., Vacca, A. (2018). Multi-objective optimization of circular-toothed gerotors for kinematics and wear by genetic algorithm. Mechanism and Machine Theory, 128, 150–168. doi: https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2018.05.011
  28. De Martin, A., Jacazio, G., Sorli, M. (2019). Optimization of Gerotor Pumps with Asymmetric Profiles through an Evolutionary Strategy Algorithm. Machines, 7 (1), 17. doi: https://doi.org/10.3390/machines7010017
  29. Baquedano, C., García-Gil, A., Marazuela, M. Á., Carnicer, A. M., Aguilera, H., Santamarta, J. C., Mejías Fernández, A. (2022). The efficiency loss in groundwater heat pump systems triggered by thermal recycling. Renewable Energy, 200, 1458–1468. doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.10.096
  30. Inkeri, E., Tynjälä, T., Nikku, M. (2022). Numerical modeling of latent heat thermal energy storage integrated with heat pump for domestic hot water production. Applied Thermal Engineering, 214, 118819. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2022.118819
Удосконалена конструкція малогабаритного героторного міні-насоса у тепловій системі з високотемпературними та в’язкими теплоносіями

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-02-25

Як цитувати

Zariatin, D. L., & Suwandi, A. (2023). Удосконалена конструкція малогабаритного героторного міні-насоса у тепловій системі з високотемпературними та в’язкими теплоносіями. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(8 (121), 30–39. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.272674

Номер

Том 1 № 8 (121) (2023): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Dede Lia Zariatin, Agri Suwandi

Creative Commons License

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.