УДОСКОНАЛЕННЯ ГЕОМЕТРИЧНИХ РОЗМІРІВ І ХАРАКТЕРИСТИК ВИХОРОКАМЕРНИХ НАСОСІВ ДЛЯ ПЕРЕКАЧУВАННЯ ВОДОВУГІЛЬНОГО СЕРЕДОВИЩА
Бічна панель сторінки статті
Основний зміст сторінки статті
Анотація
Вихорокамерний насос поєднує в собі позитивні характеристики відцентрового і струминного насосів, а його ефективність набагато вища, ніж у класичного струминного насоса. Цей насос відрізняється від вихрового ежектора тим, що потік подається в тангенціальний вихідний канал, який відсутній у вихровому інжекторі. Традиційний насос для сипучих матеріалів у багатьох аспектах має певні недоліки, ці недоліки обмежують сферу його застосування, механічні деталі та ущільнення традиційних насосів для сипучих матеріалів швидко зношуються, що призводить до короткого терміну служби. На основі розв'язання рівнянь Рейнольдса для потоку води проаналізовано вплив кута між тангенціальними каналами насоса на енергетичні характеристики: збільшення кута до 180° призводить до зменшення відносного ККД на 30 %, тиску на виході – на 12 %, а витрати всмоктування – на 14 %. Таким чином, конструкція з нульовим кутом між тангенціальним входом активного середовища і тангенціальним вихідним каналами є оптимальною з точки зору енергозберігаючих характеристик насоса. Зі збільшенням діаметра вихрової камери не спостерігається суттєвої тенденції до зниження ефективності перекачування рідини насосом. Зі збільшенням загального тиску подачі осьова витрата на вході збільшується відносно повільно, а витрата змішаного потоку на виході зростає за параболічним трендом. Знос стінки вихрової камери насоса залежить від масової витрати вугілля, що надходить у вихрову камеру. Чим більша масова витрата абразивного середовища, тим більша щільність швидкості ерозії і середня об'ємна частка твердого сипучого середовища у вихровій камері насоса. Чим менший діаметр частинок вугілля, тим більша щільність швидкості ерозії і середня об'ємна частка у вихровій камері насоса. Таким чином, слід прагнути до збільшення розміру частинок, що призведе до меншого зносу.
Блок інформації про статтю
Посилання
Rogovyi A. S. Rozrobka teoriyi ta metodiv rozrakhunku vykhorokamernykh nahnitachiv: dys d-ra tekhn. nauk 05.05.17 [Development of the theory and designing methods of vortex chamber superchargers. Dr. eng. sci. diss.]. Kharkiv, 2017. 364 p.
Kunii D., Levenspiel O. Fluidization engineering. Butterworth- Heinemann Publ., 1991. 491 p.
Peng G., Huang X., Zhou L., Zhou G., Zhou H. Solid-liquid two-phase flow and wear analysis in a large-scale centrifugal slurry pump. Engineering Failure Analysis. 2020, vol. 114, p. 104602.
Fatieieva N. M., Shevchenko N. H., Fatyeyev O. M. Nadiynist' hidropnevmoahrehativ metalorizal'noho ustatkuvannya [Reliability of the hydraulic and pneumatic aggregates of the metal cutting equipment]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2016, no. 41 (1213), pp. 84–87.
El-Emam M. A., Zhou L., Yasser E., Bai L., Shi W. Computational methods of erosion wear in centrifugal pump: A state-of-the-art review. Archives of Computational Methods in Engineering. 2022, vol. 29, pp. 3789–3814.
Syomin D. O., Rogovyi A. S. Vplyv umov vkhodu seredovyshcha, shcho perekachuyet'sya, na enerhetychni kharakterystyky vykhrekamernykh nasosiv [The influence of the inlet conditions of the pumped medium on the energy characteristics of vortex chamber pumps]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2015, no. 3 (1112), pp. 130–136.
Rogovyi A. S. Kontseptsiya stvorennya vykhorokamernykh nahnitachiv ta pryntsypy pobudovy system na yikh osnovi [The concept of vortex chamber superchargers creation and the principle of systems designing on their basis]. Visnyk Skhidnoukrayins'koho natsional'noho universytetu imeni Volodymyra Dalya [Visnik of the Volodymyr Dahl East Ukrainian national university]. Severodonetsk, SNU named after Volodymyr Dahl Publ., 2017, no. 3 (233), pp. 168–173.
Rogovyi A., Korohodskyi V., Neskorozhenyi A., Hrechka I., Khovanskyi S. Reduction of Granular Material Losses in a Vortex Chamber Supercharger Drainage Channel. Advances in Design, Simulation and Manufacturing V: Proc. of the 5th Int. Conf. on Design, Simulation, Manufacturing: The Innovation Exchange, DSMIE-2022. Vol. 2: Mechanical and Chemical Engineering (7–10 June 2022, Poznan, Poland). Cham, Springer Publ., 2022, pp. 218–226.
Merzliakov I., Pavlenko I., Chekh O., Sharapov S., Ivanov V. Mathematical modeling of operating process and technological features for designing the vortex type liquid-vapor jet apparatus. Advances in Design, Simulation and Manufacturing II: Proc. of the 2nd Int. Conf. on Design, Simulation, Manufacturing: The Innovation Exchange, DSMIE-2019 (11–14 June 2019, Lutsk, Ukraine). Cham, Springer Publ., 2020, pp. 613–622.
Levchenko D., Meleychuk S., Arseniev V. Regime characteristics of vacuum unit with a vortex ejector stage with different geometry of its flow path. Procedia Engineering. 2012, vol. 39, pp. 28–34.
Chu K. W., Kuang S. B., Yu A. B., Vince A., Barnett G. D., Barnett P. J. Prediction of wear and its effect on the multiphase flow and separation performance of dense medium cyclone. Minerals Engineering. 2014, vol. 56, pp. 91–101.
Sedrez T. A., Decker R. K., da Silva M. K., Noriler D., Meier H. F. Experiments and CFD-based erosion modeling for gas-solids flow in cyclones. Powder technology. 2017, vol. 311, pp. 120–131.
Sommerfeld M., Sgrott Jr O. L., Taborda M. A., Koullapis P., Bauer K., Kassinos S. Analysis of flow field and turbulence predictions in a lung model applying RANS and implications for particle deposition. European Journal of Pharmaceutical Sciences. 2021, vol. 166, p. 105959.
Smirnov P. E., Menter F. R. Sensitization of the SST turbulence model to rotation and curvature by applying the Spalart–Shur correction term. Journal of Turbomachinery. 2009, vol. 131, issue 4, pp. 1–8. doi: 10.1115/1.3070573
Rezvaya K., Cherkashenko M., Drankovskiy V., Tynyanova I., Makarov V. Using mathematical modeling for determination the optimal geometric parameters of a pump-turbine water passage. 2020 IEEE 4th International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS) (2020, Istanbul). Istanbul, 2020, pp. 212–216. doi: 10.1109/IEPS51250.2020.9263139
Rogovyi A., Shudryk O., Tulska A., Basova Y., Rezvaya K., Makarov V., Machado J. Using modern mechanical design methods for determining the main characteristics of a cryogenic centrifugal pump. International Journal of Mechatronics and Applied Mechanics. 2023, vol. 13, pp. 198–208.
Rezvaya K., Krupa E., Shudryk A., Drankovskiy V., Makarov V. Solving the hydrodynamical tasks using CFD programs. 2018 IEEE 3rd International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS) (2018, Kharkiv). Kharkiv, IEEE Publ., 2018, pp. 205–209. doi: 10.1109/IEPS.2018.8559548
Pan Y., Spijker C., Raupenstrauch H. CFD modeling of particle dispersion behavior in the MIKE 3 apparatus. Alexandria engineering journal. 2022, vol. 61, issue 12, pp. 9305–9313.
Peng W., Cao X. Numerical simulation of solid particle erosion in pipe bends for liquid–solid flow. Powder technology. 2016, vol. 294, pp. 266–279.
Greifzu F., Kratzsch C., Forgber T., Lindner F., Schwarze R. Assessment of particle-tracking models for dispersed particle-laden flows implemented in OpenFOAM and ANSYS FLUENT. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics. 2016, vol. 10, issue 1, pp. 30–43.
Berladir K., Hovorun T., Gusak O. Strengthening of the NKV type centrifugal pump's shaft by chemical-thermocycling treatment. Advances in Design, Simulation and Manufacturing IV: Proc. of the 4th Int. Conf. on Design, Simulation, Manufacturing: The Innovation Exchange, DSMIE-2021. Vol. 1: Manufacturing and Materials Engineering (8–11 June 2021, Lviv, Ukraine). Cham, Springer Publ., 2021, pp. 525–535.
Fatieieva N. M., Fatyeyev O. M. Otsinka pokaznykiv nadiynosti hidroustatkuvannya z urakhuvannyam vplyvu velychyny robochoho tysku [Estimation of indicators of reliability of hydraulic equipment taking into account the influence of the value of working pressure]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2019, no. 1, pp. 104–108. doi: 10.20998/2411- 3441.2019.17.15
Duarte C. A. R., de Souza F. J., dos Santos V. F. Mitigating elbow erosion with a vortex chamber. Powder Technology. 2016, vol. 288, pp. 6–25.
Xiao F., Luo M., Huang F., Zhou M., An J., Kuang S., Yu A. CFD– DEM investigation of gas-solid flow and wall erosion of vortex elbows conveying coarse particles. Powder Technology. 2023, vol. 424, p. 118524.
Bandi S., Banka J., Kumar A., Rai A. K. Effects of sediment properties on abrasive erosion of a centrifugal pump. Chemical Engineering Science. 2023, vol. 277, p. 118873.