ХАРАКТЕРИСТИКИ ВІДЦЕНТРОВОГО НАСОСА ПРИ ПЕРЕКАЧУВАННІ БІНГАМІВСЬКОЇ РІДИНИ ІЗ РІЗНИМИ ЗНАЧЕННЯМИ ПОЧАТКОВИХ НАПРУГ ЗСУВУ
Бічна панель сторінки статті
Основний зміст сторінки статті
Анотація
Загальні методики проектування відцентрових насосів засновані на особливостях розрахунку та експериментальних даних щодо перекачування води. З іншої сторони, перекачування неньютонівських рідин, та Бінгамівськіх зокрема, можуть змінювати положення оптимальних робочих точок та змінювати характеристики. Використання числових методик дозволяє не тільки пришвидшити пошук оптимальних проточних частин, але й перевірити можливість роботи насоса за екстремальних параметрів роботи із різними показниками в'язкості неньютонівської рідини: від нульової в'язкості (ідеальна рідина) до надзвичайно великих значень та створити більш універсальні методики проектування насосів різних типів. Загальні методики проектування відцентрових насосів для перекачування неньютонівських рідин передбачають коригування характеристики в залежності від ефективної в'язкості, яка для Бінгамівської рідини розраховується за структурною в'язкістю. В роботі визначено вплив значень початкових напруг зсуву Бінгамівської рідини на характеристик відцентрового насоса шляхом вирішення рівнянь Рейнольдса, нерозривності, моделі турбулентності та реологічної моделі Бінгамівської рідини. Отримано, що за однієї подачі, напір, що є на виході з насосу зменшується не більше ніж на 5,1 %. Відбувається невеличке зміщення характеристики у зону менших витрат. Таким чином, початкові напруги зсуву практично не мають впливу на напірну характеристику відцентрового насоса. Початкові напруги зсуву мають достатній вплив на ефективність роботи насоса, що треба враховувати їх під час проектування проточної частини. ККД зменшується на 10 % за перекачування рідини з початковими напругами зсуву 100 Па. Зменшення ефективності роботи насоса може бути пов'язана з кінематичними параметрами роботи насоса та наслідком зменшення тисків на лопаті.
Блок інформації про статтю
Посилання
Kondus V. Y., Gusak O. G., Yevtushenko J. V. Investigation of the operating process of a high-pressure centrifugal pump with taking into account of improvement the process of fluid flowing in its flowing part. In Journal of Physics: Conference Series. 2021, vol. 1741, no. 1, p. 012012.
Gusak A., Demchenko O., Kaplun I. Application of small-sized low speed axial stages in well pumps for water supply. Procedia Engineering. 2012, vol. 39, pp. 35–42.
Tkach P., Yashchenko A., Gusak O., Khovanskyy S., Panchenko V., Grechka I. Improvement of cavitation erosion characteristics of the centrifugal inducer stage with the inducer bush. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018, vol. 4 (8), pp. 24–31.
Occari M., Mazzanti V., Mollica F., Munari E., Pinelli M., Suman A. Numerical Simulations of a Centrifugal Pump With a Non-Newtonian Fluid: Influence on Performances of Different Rheological Modelling. Proc. of the ASME-JSME-KSME 2019 8th Joint Fluids Engineering Conference. Vol. 2: Computational Fluid Dynamics (28 July–1 August 2019, San Francisco, California, USA). 2019, pp. AJKFluids2019-4940, V002T02A016, 13 p. doi: 10.1115/AJKFluids2019-4940
Graham L. J., Pullum L., Slatter P., Sery G., Rudman M. Centrifugal pump performance calculation for homogeneous suspensions. The Canadian Journal of Chemical Engineering. 2009, vol. 87 (4),pp. 526–533.
Chernetskaya-Beletskaya N., Rogovyi A., Baranov I., Krut A., Miroshnikova M., Bragin N. Increasing the efficiency of highly concentrated coal-water fuel based on the simulation of non- Newtonian fluid flow. MATEC Web of Conferences. 2019, vol. 294, p. 01009.
Nabwey H. A., Rahbar F., Armaghani T., Rashad A. M., Chamkha A. J. A Comprehensive Review of Non-Newtonian Nanofluid Heat Transfer. Symmetry. 2023, vol. 15 (2), p. 362.
Rogovyi A., Chernetska-Biletska N., Miroshnykova M., Baranov I., Polupan Y. Improvement of cleaning parameters of pipeline elements based on simulation of movement of solid magnetite particles in electrically conductive liquid. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2023, vol. 1, no. 5 (121), pp. 38–46.
Fester V. G., Kazadi D. M., Mbiya B. M., Slatter P. T. Loss coefficients for flow of Newtonian and non-Newtonian fluids through diaphragm valves. Chemical Engineering Research and Design. 2007, vol. 85 (9), pp. 1314–1324.
Rogovyi A. S., Lukianets S. I. Kinematychni parametry techii nafty u vykhorokamernomu nasosi [Kinematic parameters of the oil flow in a vortex chamber pump]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2022, no. 1, pp. 59–65. doi: 10.20998/2411-3441.2022.1.09
Rogovyi A. S. Vykorystannya metodiv chyslovoho vyrishennya zadach inzhenernoho analizu [Using of numerical solution methods of engineering analysis problems]. Kharkiv, KhNADU, 2019. 112 p.
Donmez M., Yemenici O. A numerical study on centrifugal pump performance with the influence of non-Newtonian fluids. International Journal Sciences. 2019, vol. 8, pp. 39–45.
Buratto C., Occari M., Aldi N., Casari N., Pinelli M., Spina P. R., Suman A. Centrifugal pumps performance estimation with non- Newtonian fluids: review and critical analysis. In Proc. of 12th European Conference on Turbomachinery Fluid dynamics & Thermodynamics. 2017, pp. ETC2017-248.
Usman I. U., Abbas K., Abubakar A. M., Mönnig R., Abdul A. Z., Alhodali M. A. J. ANSYS-CFX Simulation and Experimental Studies on Centrifugal Pump Impeller Design: Performance Effects Using Corrosive and Non-corrosive Resources. International Journal of Engineering and Applied Physics. 2023, vol. 3 (2), pp. 765–779.
Shevchenko N. H., Ivashchenko V. Yu., Rublevs'kyy Ye. Yu., Zakora O. O. Proektuvannya vidtsentrovoho nasosa za dopomohoyu prohramnoho zabezpechennya AxSTREAM® [Centrifugal pump design using AxSTREAM® software]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2022, no. 1, pp. 72–77. doi: 10.20998/2411-3441.2022.1.11
Setyawan E. Y., Djiwo S., Praswanto D. H., Suwandono P., Siagian P., Naibaho W. Simulation model of vertical water wheel performance flow. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020, vol. 725, no. 1, p. 012020.
Rogovyi A., Neskorozhenyi A. Kartyny techiyi nen'yutonivs'koyi ridyny u vykhorokamernykh nasosakh [Flow fields of a non- Newtonian fluid in vortex chamber pumps]. Visnyk Kharkivs'koho nats. avtomobil'no-dorozhn'oho un-tu [Bulletin of Kharkov National Automobile and Highway University]. 2021, vol. 1, issue 92, pp. 125–134.
Ihmoudah A., Rahman M. A., Butt S. D. CFD and experimental studies of yield power-law fluids in turbulent pipe flow. Proc. of the ASME 2018 37th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering. Vol. 8: Polar and Arctic Sciences and Technology; Petroleum Technology (17–22 June 2018, Madrid, Spain). 2018, pp. OMAE2018-77996, V008T11A012, 10 p. doi: 10.1115/OMAE2018-77996
ANSYS, C. R22. 1 Help manual. ANSYS Inc. 2022.
Svoboda D., Borshchev I., Zharkovskii A., Tvanov E., Klyuyev A. CFD computation of flow in the flow path of a torque flow pump. In E3S Web of Conferences. 2020, vol. 207, p. 04005.
Huang S., Wei Y., Guo C., Kang W. Numerical Simulation and Performance Prediction of Centrifugal Pump's Full Flow Field Based on OpenFOAM. Processes. 2019, vol. 7 (9), p. 605.