عنوان پایان‌نامه
بررسی تجربی و عددی اثر سوراخ‌های بالانسینگ پروانه بر عملکرد پمپ سانتریفیوژ
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3394;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77432;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3394;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77432
- تاریخ دفاع
- ۱۵ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- محمد فتحی
- استاد راهنما
- سیداحمد نوربخش, مهرداد رئیسی دهکردی
- چکیده
- در این پایان نامه تاثیر تغییرات قطر سوراخ بالانسینگ پروانه بر روی عملکرد پمپ با استفاده از روش‌های عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفت. در طراحی پمپ‌ها تلاش می‌شود که پروانه و حلزونی به گونه‌ای طراحی شوند تا توزیع فشار در جلو و عقب پروانه تا حد امکان یکسان باشد و در نتیجه نیروهای محوری وارد بر پمپ از مقدار کمینه برخوردار باشند. در شرایط واقعی، توجه به محدودیت‌های موجود در طراحی و الزامات ساختی موجب افزایش قابل توجه نیروهای محوری و به تبع آن اعمال نیروی بیش از حد به محور و یاتاقان‌ها، ایجاد ارتعاش و سر و صدا شده و در نهایت باعث آسیب به پمپ می‌گردد. جهت کاهش نیروی محوری در پمپ‌ها روش‌های متعددی پیشنهاد می‌شود و از ساده‌ترین روش‌ها می‌توان به ایجاد سوراخ بالانسینگ در پروانه اشاره نمود. در این تحقق، اثر قطر سوراخ بالانسینگ بر عملکرد پمپ سانتریفیوژ به صورت تجربی و عددی بررسی گردید. برای استخراج داده‌‌های تجربی دستگاه آزمون مناسب تهیه شد و اندازه‌گیری‌های لازم نیز صورت گرفت. با استفاده از این نتایج اثر قطر سوراخ بر روی هد، توان، بازده و نیروی محوری بررسی گردید. در ادامه نتایج عددی استخراج از شبیه‌سازی جریان سیال، با نتایج تجربی مقایسه گردید و تطابق خوبی بین آن‌ها مشاهده شد. مشاهده شد که افزای قطر سوراخ به اندازه 5 میلی‌متر می‌تواند هد را به اندازه %6/5 در نقطه‌ی کاری کاهش بدهد. همچنین آزمایشات نشان داد که افزایش قطر سوراخ بالانسینگ می‌تواند سبب کاهش زاندمان تا %6/2 بشود. نشان داده شد که اثر قطر سوراخ بالانسینگ بر روی نیروی محوری بسیار تعیین کننده است و انتخاب قطر مناسب می‌تواند نیروی محوری را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. در انتخاب قطر مناسب باید به مشخصه‌های عملکردی پمپ نیز توجه داشت چرا که ایجاد سوراخ با قطر بالا سبب کاهش شدید در مشخصات عملکردی پمپ می‌شود و در عین حال نسبت به قطر سوراخ کمتر نیروی محوری کاهش چندانی نداشته باشد لذا قطر بهینه 5/3 میلی‌متر انتخاب گردید که در آن نیروی محوری در نقطه کاری تا 95% کاهش یافت و کاهش سایر مولفه‌های عملکردی در حد مورد قبولی قرار بگیرد.
- Abstract
- In this thesis, the effect of balancing hole’s diameter on a centrifugal pump performance was experminetally and numerically investigated. Design of impeller and volute is carried out in such a way that pressure distribution on both sides of the impeller becomes similar, thus minimizing axial force exerted on pump impeller and bearings. However, in reality this goal is not totally fulfilled and due to design and manufacturing circumstances and limitations, significant axial forces are generated and as a result excessive load on bearings, noise, vibration and damamge to pump performance are experienced. In order to reduce axial force, several methods are proposed, simplest of which is drilling balancing hole on impeller eye. In this study, numerical and experimentall investigations are conducted to study the effect of balancing holes on a centrifugal pump perfoenace. A test rig is designed and equipped with measutring instruments. Experimental data for pump performance including flow, head, power and efficiency were obtained. Next, numerical results were validated against experimental data and good agreement between them were obsereved. It was obsereved that increasing balancing hole’s diameter up to 5 mm can lead to 5.6% reduction in head at design point. Furthermore, it was seen the diameter of balancing hole affects efficieny and can result in 2.6% reduction of efficiency. Numerical investigation clarified that diameter of balancing hole can play a prominent role in behavior of axial force and reduce it significantly. Exterem care must be taken in selecting the diameter of balancing hole since bigger holes while reducing axial force not signicantly in comparison to snaller ones, can make pump performance aggravete undesribaly. Therefore, optimum diameter of 3.5 mm was slected whereby axial force is reduced up 95% at design point and reduction in performance characterestics are acceptable.
