SLOVENSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA V BRATISLAVE Strojnícka fakulta Hydraulická väzba vstupu a obežného kolesa radiálneho hydrodynamického čerpadla Doktorand: Ing. Daniel Bednár Školiteľ: Prof. Ing. Michal Varchola PhD.

Vstupné priestory jednostupňových čerpadiel Obr.1 Obr.2 Obr.3 Obr. 4 Obr.5

Vstupné priestory článkových čerpadiel Obr.1 Obr.2 Obr.3

Význam inducera

Geometria inducera Konštantné stúpanie Premenlivé stúpanie

Vplyv otáčok predradeného obežného kolesa Cm ui Výstup z predradeného kolesa Vstup do obežného kolesa u1

Ďalšie možnosti ovplyvňovania vstupného prúdu Predrozvádzač Rebro pred obežným kolesom Obežné koleso Predrozvádzač Regulačný mechanizmus

Stav doterajších poznatkov Geometrické tvary Rýchlostné polia Záznamy prúdenia a kavitácie Numerická simulácia

Najčastejšie používané tvary inducerov Obr. 5 Obr.6 Obr.1 lit.[25] Obr.4 lit.[23] Obr. 7 Obr. 8 Obr. 2 Obr. 3 lit.[2] Obr. 9 lit.[18] Obr. 10

Rozloženie rýchlosti Zmena rýchlostného pola v závislosti od prietoku Lit. [24]

Deformácia prúdu na vstupe spôsobená režimom práce čerpadla. Cu – Obvodová zložka rýchlosti Cm – Meridiálna zložka rýchlosti R – Radiálny smer Lit.[25] Q/Qn = 1 Q/Qn < 1 Q/Qn = 0

Fotografické záznamy kavitácie Obr. 1 Hranová kavitácia lit.[18] Obr. 2 kavitačný mrak na sacej strane lopatky lit.[18]

Obr. 1 lit.[29] Obr. 2 lit.[29] Obr. 3 lit.[29]

Šikmá vstupná hrana. Prevažná časť lopatky je bez kavitácie

Numerická simulácia Lit.[6]

Obr. 2 lit.[10] Obr. 1 Obr. 3

Cieľ dizertačnej práce Zlepšiť saciu schopnosť daného radiálneho hydrodynamického čerpadla Navrhnúť experimentálne zariadenie Navrhnúť inducer a predradené obežné koleso Určiť vplyv jednotlivých geometrických parametrov na saciu schopnosť CFD analýza prúdenia

Skušobné zariadenie

Skušobný okruh

Experimentálne zariadenie

Vtokový úsek a pohon predradeného kolesa

Pohon špirálového čerpadla

Navrhnuté inducery Inducer_04 Inducer_04b Inducer_01 Inducer_03

Navrhnuté axiálne obežné koleso Obr. 2 Obr. 3 Axiálne_01

CFD analýza prúdenia rozloženie statického tlaku Protismerné prúdenie Obr. 1 Obr. 2 rozloženie statického tlaku vektory absolútnej rýchlosti

Rozloženie statického tlaku Výpočtový model pre interakciu medzilopatkového priestoru

Rozloženie statického tlaku na lopatkách Vstupná časť lopatky hlavného obežného kolesa je v turbínovej prevádzke

Rozloženie statického tlaku V simulácii bol zvolený menší prietok pre vznik rázovej zložky rýchlosti na vstupnú hranu lopatky

Rozloženie statického tlaku V simulácii sa neuvažuje štrbina medzi lopatkou a komorou. Na vstupnej hrane lopatky nevzniká tlakový nárast

Rozloženie statického tlaku Simulácia bez hnacieho hriadeľa

Rozloženie hustoty zmesi Kavitácia na sacej strane lopatky

Rozloženie statického tlaku Tlakový gradient a miesto minimálneho tlaku

Rozloženie hustoty zmesi Hustota zmesi v kavitačnom mraku

Rozloženie relatívnej rýchlosti Rýchlosť zmesi v kavitačnom mraku

DOSIAHNUTÉ VÝSLEDKY POROVNANIE VPLYVU OTÁČOK 1450 Otáčky predradeného kolesa Otáčky čerpadla n = 1450 min-1

Porovnanie kavitačných charakteristík 22 Menovitý prietok čerpadla Qn = 22 l s-1

Porovnanie najlepších nameraných kavitačných charakteristík 22 Menovitý prietok čerpadla Qn = 22 l s-1

Odporúčania pre hydraulický návrh inducera Inducer navrhovať na vyšší prietok než je nominálny prietok čerpadla Vstupná časť lopatiek nesmie byť v turbínovej prevádzke Vstupnú hranu zošikmiť a predĺžiť pozdĺž prúdu Priemer komory v mieste veľkej obvodovej zložky rýchlosti sa nesmie pozdĺž prúdu zmenšovať. Výhodné je aby sa priemer komory ako aj priemer náboja pozdĺž prúdu zväčšoval Vo vstupných priestoroch zvoliť nízku meridiálnu rýchlosť.

Obr. 1 Obr. 2 Obr. 3 Obr. 4

Vedecký prínos Originálne, experimentálne overené výsledky hydraulických vlastností. Doporučenia pre hydraulický návrh a prevádzku inducerov

Ďakujem za pozornosť