Influence of the centrifugal pump impeller vanes parameters on its energy performance at operating with high-viscosity liquid

封面


如何引用文章

全文:

详细

BACKGROUND: The currently existing methods for recalculating the operation of centrifugal pumps for viscous fluids cover a sufficiently small range of viscosities. In addition, the considered papers cover the recalculation only, not the search for the optimal geometry of the centrifugal pump for high-viscosity liquids. In this paper, computational fluid dynamics tools were used to test the ability of centrifugal impellers to pump liquids with a viscosity of up to 20,000 sSt, as well as to search for the optimal geometry of the flow path.

AIM: Determination the dependence pattern of the geometric parameters, including vanes, of the optimal geometry of the centrifugal pump flow path at various values of flow rate and viscosity.

METHODS: A numerical modeling method based on the solving of discrete analogs of the basic equations of hydrodynamics is used in this paper.

RESULTS: It was proved that, with the considered viscosities, an impeller with a profiled vane, but with a smaller wrap angle and height, is capable of more efficient operation than a disk impeller. The dependences of the parameters of the optimal flow paths on the characteristics for which their optimization was carried out are given.

CONCLUSION: Based on the study results, it can be stated that it is advisable to use centrifugal impellers in case of high viscosity of the liquid, taking into account the choice of non-classical values of the geometric parameters of the flow path, including the height and angle of its vanes.

作者简介

Vyacheslav Cheremushkin

Bauman Moscow State Technical University

编辑信件的主要联系方式.
Email: wcheremushkin@gmail.com
ORCID iD: 0009-0006-7832-3952
SPIN 代码: 3708-7709

Junior Researcher

俄罗斯联邦, Moscow

Vladimir Lomakin

Bauman Moscow State Technical University

Email: lomakin@bmstu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9655-5830
SPIN 代码: 3467-7126

Dr. Sci. (Tech.), Chief of the Hydromechanics, Hydromachines and Hydro-Pneumoautomatics Department

俄罗斯联邦, Moscow

参考

  1. Misyura VI, Ovsyannikov BV, Prisnyakov VF. Disc pumps. Moscow: Mashinostroenie; 1986. (In Russ).
  2. Benderovich VA, Lunatsi ED. Dynamic laminar (disc) friction pumps. Areas of application of ONL pumps. Gidravlika. 2022;14: 10–33. (In Russ). Cited: 16.08.2023. Available from: http://hydrojournal.ru/images/JOURNAL/NUMBER1/Benderovich.pdf
  3. Zharkovsky AA, Ivanov OA, Klyuev AS. On the possibility of using disk impellers in low-flow oil pumps. AIP Conf. Proc. 2020;2285:030008. doi: 10.1063/5.0026592
  4. Vasiliev IE, Kitaev DN, Korotkikh EP, et al. The influence of the viscosity of the pumped medium on the characteristics of main oil pumps. Molodoy uchenyy. 2017;9(143):42–45. (In Russ).
  5. Pescherenko SN, Lebedev DN, Pavlov DA. The influence of liquid viscosity on the performance characteristics of the ESP7A-1000 pump. Vestnik TyumGU. Fiziko-matematicheskoe modelirovanie. Neft, gaz, energetika. 2018;4(4):64–79. (In Russ). Cited: 16.08.2023. Available from: https://vestnik.utmn.ru/upload/iblock/37e/064_079.pdf
  6. Sukhanov DYa. Operation of vane pumps on viscous liquids. Moscow: Mashgiz; 1952. (In Russ).
  7. Disc pumps DISCFLO [internet] Cited: 16.08.2023. Available from: http://discflo.ru/
  8. Loytsyansky LG. Mechanics of fluid and gas. Moscow: Drofa; 2003. (In Russ).
  9. Petrov AI, Lomakin VO. Numerical modeling of the flow parts of pump models and verification of modeling results by comparing experimentally obtained values with calculated ones. Nauka i obrazovanie. 2012;05. (In Russ). doi: 10.7463/0512.0356070
  10. Lomakin VO, Petrov AI. Verification of calculation results in the STAR-CCM+ hydrodynamic modeling package of the flow part of the AX 50-32-200 centrifugal pump. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Mashinostroenie. 2012;S:6–9. (In Russ).
  11. Lomakin V, CheremushkinV, Chaburko P. Investigation of vortex and hysteresis effects in the inlet device of a centrifugal pump. In: 2018 Global Fluid Power Society PhD Symposium (GFPS). Samara: IEEE; 2018:8472374. doi: 10.1109/GFPS.2018.8472374
  12. Cheremushkin V, Polyakov A. Optimization of the output device of a disk pump for high viscous fluid. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2019;589:012001. doi: 10.1088/1757-899X/589/1/012001

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Fig. 1. Centrifugal (a) and disk impellers (b).

下载 (166KB)
3. Fig. 2. The parameterized model of an impeller.

下载 (119KB)
4. Fig. 3. Options of impeller vane shape in the optimization process: a) a complete profiled vane; b) a shortened straight vane; c) a shortened profiled vane.

下载 (131KB)
5. Fig. 4. Mesh in the section of the flow part.

下载 (78KB)
6. Fig. 5. Values of efficiency and optimization parameters for optimal models at various flow rate and viscosities: a) 2000 sSt; b) 20000 sSt.

下载 (165KB)
7. Fig. 6. Dependencies of efficiency values on variable parameters during optimization for all solved models with the viscosity of 20000 sSt and the flow rate of 75m3/h: a) vane height; b) vane wrap angle; c) outlet capacity.

下载 (341KB)
8. Fig. 7. Distribution fields for the optimal model with the viscosity of 20000 sSt and the flow rate of 75m3/h: a) pressure; b) velocity magnitude.

下载 (188KB)

版权所有 © Eco-Vector, 2023

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».