Підвищення технічного рівня вільновихрового насоса шляхом зміни геометрії проточної частини

Автор(и)

  • Vitalii Panchenko Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова, 2, м. Суми, Україна, 40007, Україна https://orcid.org/0000-0001-9228-4888
  • Aleksandr Ivchenko Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова, 2, м. Суми, Україна, 40007, Україна https://orcid.org/0000-0002-4274-7693
  • Oksana Dynnyk Конотопський інститут Сумського державного університету, пр. Миру, 24, м. Конотоп, Сумська обл, Україна, 41615, Україна https://orcid.org/0000-0002-1221-2065
  • Olga Drach Конотопський інститут Сумського державного університету, пр. Миру, 24, м. Конотоп, Сумська обл, Україна, 41615, Україна https://orcid.org/0000-0002-0315-1416

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2018.135773

Ключові слова:

вільновихровий насос, робоче колесо, технічний рівень, модель турбулентності

Анотація

Об’єктом дослідження є насос динамічного принципу дії, а саме вільновихровий насос типу «TURO» (Швейцарія).

Основним недоліком вільновихрових насосів є більш низьке значення коефіцієнту корисної дії порівняно з відцентровими насосами. Це пояснюється особливістю їх робочого процесу – утворення у вільній камері насоса поздовжнього вихору, на підтримання якого й витрачається частина споживаної насосом потужності.

Аналіз апріорної інформації свідчить про доцільність використання зміни геометрії проточної частини насоса як способу впливу на його напірну та енергетичну характеристику. Видовження частини лопатей робочого колеса у вільну камеру дозволяє використати у насосі комбінований робочий процес (лопатевий та вихровий), що дозволить підвищити економічність насоса без втрати ним істотних переваг, притаманним насосам даного типу.

Виготовлені експериментальні робочі колеса та проведене випробування на дослідному стенді. Отримані результати свідчать про можливість підвищення напору та коефіцієнту корисної дії насоса при збереженні місцезнаходження оптимального режиму.

Визначена номенклатура показників якості, за якими проводиться порівняння створеного насосу та насосу-аналогу. Обрано метод Харінгтона (метод «бажаної функції») для визначення базового показника якості. Визначено коефіцієнти вагомості для показників якості і розраховано інтегральний показник технічного рівня створеного насосу та насосу-аналогу.

Обґрунтовано використання SST-моделі турбулентності для проведення числового моделювання течії у проточній частині вільновихрового насоса. Проведено числовий розрахунок та отримано інтегральні показники насоса.

Запропонована конструкція дозволяє створити нове насосне обладнання з покращеними показниками та більш високим технологічним рівнем або підвищити відповідні показники існуючого обладнання шляхом внесення змін у конструкцію робочого колеса. Вказані зміни не вимагають значних витрат та не потребують використання складного обладнання і можуть бути реалізовані безпосередньо на місці експлуатації власними силами підприємства чи експлуатуючої організації.

Біографії авторів

Vitalii Panchenko, Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова, 2, м. Суми, Україна, 40007

Старший викладач

Кафедра прикладної гідроаеромеханіки

Aleksandr Ivchenko, Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова, 2, м. Суми, Україна, 40007

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології машинобудування, верстатів та інструментів

Oksana Dynnyk, Конотопський інститут Сумського державного університету, пр. Миру, 24, м. Конотоп, Сумська обл, Україна, 41615

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра електронних приладів і автоматики

Olga Drach, Конотопський інститут Сумського державного університету, пр. Миру, 24, м. Конотоп, Сумська обл, Україна, 41615

Кандидат технічних наук, старший викладач

Кафедра фундаментальних та загальнонаукових дисциплін

Посилання

  1. German, V. F., Kovalev, I. A., Kotenko, A. I.; Gusaka, A. G. (Ed.). (2013). Svobodnovikhrevye nasosy. Sumy: Sumskiy gosudarstvennyy universitet, 159.
  2. German, V. F. (1984). Sozdanie i issledovanie stochnomassnykh svobodnovikhrevykh nasosov povyshennoy ekonomichnosti. Sumy, 154.
  3. Wegener, G. (1968). Einsatz von Turo-Pumpen in der Industrie. Allgemeine Papier, Rundschau, 40, 1208–1210.
  4. Sapozhnikov, S. V. (2002). Uchet gazovoy sostavlyayushhey perekachivaemoy sredy pri opredelenii konstruktsii i rabochey kharakteristiki dinamicheskogo nasosa. Sumy, 206.
  5. Krishtop, I. V., German, V. F., Gusak, A. G. (2015). Svobodnovikhrevye nasosy tipa «Turo». Perspektivy primeneniya v khimicheskikh ustanovkakh. Khіmіchna promislovіst' Ukraini, 2 (127), 40–44.
  6. Vashist, B. V., German, V. F Osobennosti ispol'zovaniya svobodnovikhrevykh nasosov konstruktivnoy skhemy «Wemco». Available at: http://www.essuir.sumdu.edu.ua/bitstream/123456789/31425/1/Vashust.pdf
  7. Rütschi, K. (1968). Die Arbeitweise von Freistrompumpen. Bauzeitung, Schweiz, 86 (32), 575–582.
  8. Yakhnenko, S. M. (2003). Gidrodinamicheskie aspekty blochno-modul'nogo konstruirovaniya dinamicheskikh nasosov. Sumy, 210.
  9. German, V. F., Kochevskiy, A. N., Shhelyaev, A. E. (2007). Vliyanie razlichnykh sposobov dovodki rabochego kolesa na kartinu techeniya i kharakteristiki svobodnovikhrevogo nasosa tipa – TURO. Problemy mashinostroeniya, 10 (1), 24–31.
  10. Zarzycki, M., Rokita, J., Morzynski, S. (1974). Badania pompy kretnej o swobodnym przepływie produkowanej seryjme. Zesz. nauk. PSJ, 425, 103–119.
  11. Bak, E. (1975). Ekonomiczne przeslanki stosowania pomp o swobodnym przeplywie do podnoszenia mieszaniny wody i cial stalych. Prace Instytutu Maszyn Przeplywowych, 235–241.
  12. Grabow, G. (1972). Einflub der Beschaufelung auf das Kennlinienverhalten von Freistrompumpen. Pumpen und Verdichter, 2, 18–21.
  13. Aoki, M. (1983). Studies on the Vortex Pump: 2nd Report, Pump Performance. Bulletin of JSME, 26 (213), 394–398. doi: http://doi.org/10.1299/jsme1958.26.394
  14. Vertyachikh, A. V., German, V. F., Kovalev I. A. (1986). A. s. 1236175 SSSR. Svobodnovikhrevoy nasos. MKI F 04 D 7/04. No. 3780994/25–06; declareted: 15.08.84; published: 07.06.86, Bul. No. 21.
  15. GOST 8.586.1-5-2005. Izmerenie raskhoda i kolichestva zhidkostey i gazov s pomoshh'yu standartnykh suzhayushhikh ustroystv. (2007). Moscow: Standartinform, 87.
  16. RD 50-213-8. Pravila izmereniya raskhoda gazov i zhidkostey standartnymi suzhayushhimi ustroystvami. (1982). Moscow: Izd-vo standartov, 320.
  17. GOST 6134-2007 (ISO 9906:1999). Nasosy dinamicheskie. Metody ispytaniy. (2008). Moscow: Standartinform, 94.
  18. Loytsyanskiy, L. G. (1987). Mekhanika zhidkosti i gaza. Moscow: Nauka. gl. red. fiz.-mat. lit., 840.
  19. Krishtop, I. V. (2015). Usovershenstvovannoe otvodyashhee ustroystvo svobodnovikhrevogo nasosa s uluchshennymi gidravlicheskimi pokazatelyami. Sumy, 188.
  20. ANSYS CFX-Solver Theory Guide. (2006). ANSYS, Inc. Available at: http://product.caenet.cn/Uploadfiles/12872437250986625020081129090050986.pdf
  21. ANSYS CFX-Solver Modeling Guide. (2009). ANSYS, Inc. Available at: http://www.ebah.com.br/content/ABAAABJVwAC/ansys-cfx-solver-modeling-guide-12
  22. Kochevskiy, A. N., Nenya, V. G. (2003). Sovremennyy pokhod k modelirovaniyu i raschetu techeniy zhidkosti v lopastnykh gidromashinakh. Vіsnik SumDU, 13 (59), 178–187.
  23. Khitrykh, D. (2007). ANSYS Turbo: Skvoznaya tekhnologiya proektirovaniya lopatochnykh mashin. ANSYS Solution, 6, 31–37.
  24. Khitrykh, D. (2005). ANSYS Turbo: Obzor modeley turbulentnosti. ANSYS Solution, 1, 9–11.
  25. Kochevsky, A. N., Kozlov, S. N., Aye, K. M., Schelyaev, A. Y., Konshin, V. N. (2005). Simulation of flow inside an axial-flow pump with adjustable guide vanes. Proceedings of FEDSM2005 ASME Fluids Engineering Division Summer Meeting and Exhibition. Houston, 412–423.
  26. ANSYS CFX 11.0 Solver Theory. Release 11.0. (2008). 261. Available at: http://www.ansys.com
  27. GOST 4.118-84. Sistema pokazateley kachestva produktsii. Oborudovanie nasosnoe. Nomenklatura osnovnykh pokazateley. Available at: http://docs.cntd.ru/document/1200004086
  28. RD 26-06-57-86. Metodika otsenki tekhnicheskogo urovnya i kachestva produktsii.
  29. BS EN 16297-1:2012. Pumps. Rotodynamic pumps. Glandless circulators. General requirements and procedures for testing and calculation of energy efficiency index (EEI). Available at: https://shop.bsigroup.com/ProductDetail/?pid=000000000030245022
  30. BS EN 16297-2:2012. Pumps. Rotodynamic pumps. Glandless circulators. Calculation of energy efficiency index (EEI) for standalone circulators. Available at: https://shop.bsigroup.com/ProductDetail/?pid=000000000030245025
  31. BS EN 16297-3:2012. Pumps. Rotodynamic pumps. Glandless circulators. Energy efficiency index (EEI) for circulators integrated in products. Available at: https://shop.bsigroup.com/ProductDetail/?pid=000000000030245028
  32. REHLAMENT KOMISII (IeC) No. 278/2009 vid 6 kvitnia 2009 r. pro vykonannia Dyrektyvy 2005/32/IeC Yevropeiskoho Parlamentu i Rady stosovno vymoh ekodyzainu dlia spozhyvannia elektroenerhii v rezhymi bez navantazhennia i serednoho aktyvnoho koefitsiientu korysnoi dii zovnishnikh dzherel zhyvlennia. (2009). Available at: old.minjust.gov.ua/file/32559.docx
  33. REHLAMENT (IeC) No. 641/2009 vid 22 lypnia 2009 roku pro vykonannia Dyrektyvy 2005/32/IeC Yevropeiskoho Parlamentu ta Rady stosovno ekodyzainu dlia bezzashchilnykovykh avtonomnykh tsyrkuliatsiinykh nasosiv ta bezzashchilnykovykh tsyrkuliatsiinykh nasosiv, intehrovanykh u prystroi. (2009).
  34. Harington, E. C. (1965). The Desirability Function. Industrial Quality Control, 21 (10), 494–498.
  35. Evko, L. S. (1981). Otsenka urovnya pokazateley kachestva kompressorov: Obzornaya informatsiya. Moscow: TSINTIKHIMNEFTEMASH, 25.
  36. Zharkov, Yu., Tsitsiliano, O. (2004). Optimizatsiya kriteriev raboty organov otsenki sootvetstviya s ispol'zovaniem metoda Kharringtona. Standartizatsіya, sertifіkatsіya, yakіst', 4, 36–38.
  37. Fedyukin, V. K. (2004). Upravlenie kachestvom protsessov. Saint Petersburg: Piter, 208.
  38. Azgal'dov, G. G. (1982). Teoriya i praktika otsenki kachestva tovarov (osnovy kvalimetrii). Mosocw: Ekonomika, 256.
  39. Ushakov, I. E., Shishkin, I. F. (2002). Prikladnaya metrologiya. Saint Petersburg: SZTU, 116.
  40. Korn, G., Korn, T. (1974). Spravochnik po matematike (dlya nauchnykh rabotnikov i inzhenerov). Moscow: Izdatel'stvo «Nauka», 832.
  41. Lapach, S. N., Chubenko, A. V., Babich, P. N. (2001). Statisticheskie metody v mediko-biologicheskikh issledovaniyakh s ispol'zovaniem Excel. Kyiv: MORION, 408.
  42. Khamkhanova, D. N. (2006). Teoreticheskie osnovy obespecheniya edinstva ekspertnykh izmereniy. Ulan-Ude: Izd-vo VSGTU, 170
  43. Azgal'dov, G. G. (1989). Kvalimetriya v arkhitekturno-stroitel'nom proektirovanii. Moscow: Stroyizdat, 264.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-01-23

Як цитувати

Panchenko, V., Ivchenko, A., Dynnyk, O., & Drach, O. (2018). Підвищення технічного рівня вільновихрового насоса шляхом зміни геометрії проточної частини. Technology Audit and Production Reserves, 3(1(41), 10–21. https://doi.org/10.15587/2312-8372.2018.135773

Номер

Том 3 № 1(41) (2018): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Технології машинобудування: Оригінальне дослідження

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Vitalii Panchenko, Aleksandr Ivchenko, Oksana Dynnyk, Olga Drach

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.