Підвищення енергетичної ефективності та розширення параметричного ряду вільновихрових насосів шляхом удосконалення робочого органа

Abstract

У дисертаційній роботі приведене нове рішення наукової задачі, що полягає у підвищенні енергетичної ефективності вільновихрового насоса типу «Turo» шляхом удосконалення його робочого органу, що дозволяє мінімізувати загальну вартість життєвого циклу насосної установки у результаті зниження витрат на електроенергію при досягненні мінімального значення інвестиційних витрат. Розроблено конструкцію робочого органа вільновихрового насоса з профільованими лопатями. Застосування фізичної моделі потоку реальної рідини у вільновихровому насоса дозволило розробити математичну модель розподілу енергії у його проточній частині. У результаті встановлено, що теоретичний ККД ідеального вихрового робочого процесу без урахування гідравлічних втрат складає 􀀁рп = 0,67. Виконання чисельного дослідження дало можливість оцінити структуру потоку у проточній частині вільновихрового насоса. Використання запропонованого робочого органу дозволило мінімізувати втрати на вході та у міжлопатевих каналах робочого колеса у результаті узгодження потоку рідини і конструкції скелету лопаті, а також підвищення частки лопатевого робочого процесу і зниження частки вихрового робочого процесу. Запропонована конструкція робочого органа дозволяє підвищити ККД існуючих вільновихрових насосів на 4–5 %. Для покриття потреб у промисловості з метою розширення існуючого параметричного ряду вільновихрових насосів розроблено насоси СВН 50/50, СВН 125/20 і СВН 200/20. Розроблені методичні рекомендації щодо проектування робочих коліс з профільованими лопатями.

The thesis presents new solution of the scientific problem of increasing torque-flow pump energy efficiency by improving it’s impeller, which allows to minimize the pump life cycle cost as a result of reduction the electric energy costs with reaching minimum investment costs. The design of the working body of a free-pump pump with profiled blades was developed. Application of real liquid flow physical model in torque-flow pump allowed developing the energy distribution mathematical model in its flowing part. As a result, it is established that the theoretical efficiency of the ideal vortex operating process without taking into account hydraulic losses is ηop = 0.67. Numerical investigation made it possible to estimate the flow structure in the torqueflow pump flowing part. Using the proposed impeller allowed minimizing losses at the entrance and in impeller intervane channels as a result of reconciling fluid flow and the blade construction, as well as increasing the blade operating process and reducing the vortex operating process. The proposed impeller design increasing of the existing torque-flow pumps energy efficiency by 4-5%. In order to industry's needs for expanding the existing torque-flow pumps product line, torque flow pumps SVN 50/50, SVN 125/20 and SVN 200/20 have been developed. The methodical recommendations of designing impeller with profiled blades have been developed.