عنوان پایان‌نامه
بررسی تأثیر نانوسیال (Al۲O۳) بر عملکرد یک پمپ سانتریفیوژ
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی-ماشینهای آبی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2254;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 57094
- تاریخ دفاع
- ۲۴ دی ۱۳۹۱
- دانشجو
- مهسا ابراهیمی بیدهندی
- استاد راهنما
- مهدی اشجعی, علیرضا ریاسی
- چکیده
- پدیده کاویتاسیون یکی از مسائل مهم و مخرب در تجهیزات مکانیکی از قبیل پمپ، توربین، شیرآلات و مجراهای عبور جریان می‌باشد و دلیل اصلی خوردگی در این نوع تجهیزات محسوب می¬شود. هدف از این پایان‌نامه بررسی اثر نانو ذرات SiO2 بر شروع کاویتاسیون در یک پمپ سانتریفیوژ است. درصد حجمی نانوذرات و دما به صورت پارامترهای کلیدی فرض شده اند. در این پژوهش، یک پمپ سانتریفیوژ با پرههای رو به عقب، با دبی اسمی 12 لیتر بر دقیقه و هد اسمی 4/2 متر مورد استفاده قرار گرفته است. از سوی دیگر، ذرات SiO2 با قطر هفت نانومتر و چگالی ذرات kg/m3 2143 برای بررسی اثر غلظت در درصدهای حجمی 0.1% ،0.4% و 0.7% و هم‌چنین برای بررسی تاثیر اندازه نانوذرات، با همان چگالی و در درصد حجمی 0.1% ولی این بار با قطر ذره nm14، به آب مقطر افزوده و تاثیرات این غلظت‌ها و اندازه‌های مختلف نانوذرات در سه دمای 10، 25 و 40 درجه سانتیگراد سیال مشاهده شده است. نتایج به کمک روش مشاهده‌ای تراکم حباب حاصل گردیده و با روش منحنی مشخصه مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهند که نانوذرات SiO2 به خوبی شروع کاویتاسیون را به تعویق می‌اندازند و نرخ رشد کاویتاسیون را کاهش می‌دهند. هم چنین، با افزایش درصد حجمی نانوذرات، رشد حباب‌ها کاهش چشمگیرتری داشته است که این اثر در دماهای بالا بهتر قابل رویت است. از سوی دیگر افرایش قطر نانوذره اگرچه تاثیر چشمگیری در کاهش شدت کاویتاسیون داشته است؛ اما امکان حضور حبا‌ب‌های کوچک را در دبی‌های پایین فراهم کرده است. البته تعداد و ابعاد این حباب‌ها به قدری بوده که نمی‌توان حضور حباب را به منزله‌ی شروع کاویتاسیون در آن دبی‌ها در نظر گرفت. به‌طور کلی نتایج حاصل از هر دو روش مشاهده‌ای و منحنی مشخصه در یک راستا بوده‌اند. اگرچه مشاهده می‌شود که دبی نقطه شروع کاویتاسیون حاصل از روش منحنی مشخصه در اکثر موارد، کمی بیشتر از روش مشاهده‌ای است؛ ولی روند نتایج تا حد قابل قبولی به هم نزدیک بوده است. و در نهایت بهینه‌ترین حالت به‌دست آمده از هر دو روش و بین کلیه حالات تست شده استفاده از نانوذره در درصدحجمی 0.7% و با قطر nm7 در بازه مورد آزمایش، عنوان می‌گردد. اگرچه برای استفاده‌ی صنعتی و در راستای پایین آوردن هزینه‌ها استفاده از نانوذره در غلظت کم‌تر ولی قطر بیشتر نیز با توجه به نتایج نسبتاً مطلوب حاصله، گزینه‌ی منطقی خواهد بود.
- Abstract
- The objectives of this paper are to examine the effect of SiO2 nanoparticles on cavitation initiation in a Centrifugal pump. The concentration of nanoparticles and the temperature are considered as key parameters. In this study a centrifugal pump with backward-curved blades, with maximum capacity of 12lit/min and maximum head of 2.4 m is used. On the other hand, 7nm SiO2 particles are added to deionized water to prepare 0.1%, 0.4%, and 0.7% concentrations and the effect of concentration at three different temperatures (10?c, 25?c and 40? c) are examined. This study is achieved by visually observing the population of Bubbles in the flow in addition to characteristic curve analysis. Results show that SiO2 nanoparticles can well postpone cavitation initiation and notably decrease the cavitation growth rate. Moreover, it has been found that the growth of the bubbles is reduced with increasing concentration of nanoparticles. This effect is more pronounced at higher temperatures.
