ЗАЛЕЖНІСТЬ КОЕФІЦІЄНТА КОРИСНОЇ ДІЇ ВИХОРОКАМЕРНОГО ЕЖЕКТОРА ВІД ЙОГО ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ
Бічна панель сторінки статті
Основний зміст сторінки статті
Анотація
Знос і зниження ефективності роботи нагнітачів з рухомими робочими органами призводить до того, що стає доцільними використовувати струминні апарати в багатьох технологічних процесах. Використання властивостей закручених потоків, таких як зниження тиску на осі, призвело до створення вихрових ежекторів, проте їхні енергетичні показники та ККД знижені у порівнянні з класичними прямоточними струминними насосами та ежекторами. Розв'язанням цієї проблеми може бути використання більш досконалих принципів передавання енергії та технічних рішень у конструюванні струминних нагнітачів на основі вихрової камери. Такими нагнітачами є вихорокамерні нагнітачі, які завдяки використанню відцентрової сили, мають кращу, порівняно з вихровими ежекторами, енергетичну ефективність. Метою роботи є знаходження залежності коефіцієнта корисної дії вихорокамерного ежектора від його геометричних параметрів на основі методів планування експерименту. Дослідження складалося з трьох етапів: експериментальне дослідження роботи вихорокамерного ежектора однорідного середовища з початковими для оптимізації геометричними параметрами вихрової камери та каналів підводу, й відводу. На другому етапі проведено математичне моделювання на основі розв'язання рівнянь Рейнольдса, із використанням SST-моделі турбулентності. Далі проведено порівняння експериментальних даних з результатами розрахунку. Оптимізація параметрів за допомогою моделі другого порядку дозволила знайти максимальне значення ККД вихорокамерного ежектора, яке дорівнює 16 %. Геометричні параметри, що обрано як фактори: відносні висота та діаметр вихрової камери, відносний діаметр каналу живлення. Найбільший вплив на ККД має відносна висота вихрової камери. Значущість отриманих коефіцієнтів рівнянь регресії перевірено за допомогою t-критерію Стьюдента.
Блок інформації про статтю
Посилання
Fatieieva N. M., Shevchenko N. H., Fatyeyev O. M. Nadiynist' hidropnevmoahrehativ metalorizal'noho ustatkuvannya [Reliability of hydropneumounits of 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.
Antonenko S., Sapozhnikov S., Kondus V., Chernobrova A., Mandryka A. Creation a universal technique of predicting performance curves for small-sized centrifugal stages of well oil pump units. Journal of Physics: Conference Series. 2021, vol. 1741, 012011. doi: 10.1088/1742-6596/1741/1/012011
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.
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.
Wang J., Li K., Feng L. Tracing the technological trajectory of coal slurry pipeline transportation technology: An HMM-based topic modeling approach. Frontiers in Energy Research. 2022. Vol. 10. P. 974747. doi: 10.3389/fenrg.2022.974747
Zhang J., Geng J., Yang S., Cheng F., Zhu G., Wang C., Yang Z., Lyu Y. Influence of geometric parameters on the performance of ejector used in aeroengine air system. Thermal Science and Engineering Progress. 2023, vol. 37, p. 101571. doi: 10.1016/j.tsep.2022.101571
Baha V., Pavlenko I., Židek K., Ciszak O. Ensuring the Abrasive Jet Machining Efficiency Using a Nozzle with a Perforated Insert. Machines. 2024, vol. 12, issue 5, p. 347. doi: 10.3390/machines12050347
Melentiev R., Fang F. Recent advances and challenges of abrasive jet machining. CIRP Journal of Manufacturing Science and technology. 2018, vol. 22, pp. 1–20.
Panevnyk D. Simulation of a downhole jet-vortex pump's working process. Nafta-Gaz. 2021, vol. 77 (9), pp. 579–586.
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). Lecture Notes in Mechanical Engineering. Cham, Springer Publ., 2020, pp. 613–622.
Rogovyi A., Neskorozhenyi A., Krasnikov S., Tynyanova I., Khovanskyi S. Improvement of Vortex Chamber Supercharger Performances Using Slotted Rectangular Channel. Advanced Manufacturing Processes IV: Selected Papers from the 4th Grabchenko’s Int. Conf. on Advanced Manufacturing Processes, InterPartner 2022 (6–9 September 2022, Odessa, Ukraine). Lecture Notes in Mechanical Engineering. Cham, Springer Publ., 2023, pp. 552–561. doi: 10.1007/978-3-031-16651-8_52
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.
Yurko I., Bondarenko G. A new approach to designing the S-shaped annular duct for industrial centrifugal compressor. International Journal of Rotating Machinery. 2014, ID 925368, 10 p. doi: 10.1155/2014/925368
Antony J. Design of experiments for engineers and scientists. Elsevier Publ., 2023. 294 p.
Rogovyi A., Neskorozhenyi A., Panamariova O., Zoria M., Khovanskyi S. Hydrodynamic Characteristics of Pumping Bulk Materials Using Vortex Chamber Ejectors. Advances in Design, Simulation and Manufacturing VI: Proc. of the 6nd Int. Conf. on Design, Simulation, Manufacturing: The Innovation Exchange, DSMIE-2023. Vol. 2: Mechanical and Materials Engineering (6– 9 June 2023, High Tatras, Slovak Republic). Lecture Notes in Mechanical Engineering. Cham, Springer Publ., 2023, pp. 148–157. doi: 10.1007/978-3-031-32774-2_15
ANSYS, C. (2022). R22. 1 Help manual. ANSYS Inc.
Besagni G., Inzoli F. Computational fluid-dynamics modeling of supersonic ejectors: Screening of turbulence modeling approaches. Applied Thermal Engineering. 2016, vol. 117, pp. 122–144.
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, IEEE Publ., 2020, pp. 212–216. doi: 10.1109/IEPS51250.2020.9263139
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
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
Shevchenko N. H., Kalyuzhnyy V. V., Andriyevs'ka V. S. Chysel'ne modelyuvannya techiyi tekhnolohichnoyi ridyny u trubakh koltyubinhovoyi ustanovky [Numerical simulation of process fluid flow in the pipes of a coiled tubing installation]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2023, no. 1, pp. 60–65. doi: 10.20998/2411-3441.2023.1.10
Krupa E., Rezvaya K., Makarov V. Parameter Estimation of Hydraulic Equipment of Hydro-Electric Power Station Based on Numerical Simulation of the Spatial Flow. Conf. Proc. 2021 IEEE 2nd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek) (13–17 September 2021, Kharkiv, Ukraine). Kharkiv, 2021, pp. 681–685.
Myronov K., Dmytriienko O., Basova Y., Rezvaya K., Vorontsov S. Improving the Energy Performance of a High-Head Francis Turbine. Int. Conf. on Reliable Systems Engineering, ICoRSE 2023. Vol. 762 (7–8 September 2023, Bucharest, Romania). Lecture Notes in Networks and Systems. Cham, Springer Publ., 2023, pp. 66–77. doi: 10.1007/978-3-031-40628-7_5
Antoska Knights V., Millaku J. Three-factor experimental design as a tool in applied statistics. International Journal of Statistics and Applied Mathematics. 2023, vol. 8, issue 1, pp. 46–49. doi: 10.22271/maths.2023.v8.i1a.929
Engel A. Verification, validation, and testing of engineered systems. John Wiley & Sons Publ., 2010. 720 p. doi: 10.1002/9780470618851