آقای مجتبی طحانی دانشجوی دکترای آقای دکتر شجاعی فرد روز دوشنبه 13/6/91 از رساله دکترای خود تحت عنوان بررسی تجربی و عددی اثرات تغییر هندسی در عملکرد پمپ سانترفیوژ دفاع خواهند کرد. این جلسه ساعت 17 روز دوشنبه در آمفی تاتر دانشکده مکانیک برگزار می گردد.

 چکیده پایان نامه:

    یکی از کاربردهای مهم پمپ های گریز از مرکز ، انتقال سیالاتی با لزجت زیاد نسبت به آب در خطوط انتقال صنایع نفت و پتروشیمی می­باشد. به علت لزجت زیاد این سیالات اتلافات هیدرولیکی در داخل پمپ افزایش می­یابد. افزایش اتلافات منجر به کاهش بازده، کاهش هد و افزایش توان مصرفی پمپ خواهد شد. لذا می­توان با اصلاح هندسه چرخ متحرک پمپ گریز از مرکز، به عنوان جزء اصلی آن، این اتلافات را به حداقل رساند و در مصرف انرژی صرفه­جویی نمود. با توجه به مطالعات صورت گرفته از جمله پارامترهای موثر بر عملکرد پمپ گریز از مرکز هنگام انتقال سیالاتی با لزجت زیاد مانند روغن ­ های صنعتی، زاویه خروجی پره و پهنای پاساژ پره می باشد. لذا در این پژوهش به کمک تست تجربی، مدلسازی عددی و روش های تحلیلی، تغییرات هندسه چرخ متحرک بر عملکرد یک پمپ گریز از مرکز مورد بررسی قرار گرفته است.

  در این تحقیق، پس از سنجش لزجت روغن مورد آزمایش وتجهیز دستگاه اندازه گیری، پمپ مدل KWP K-Bloc65-200 با زاویه خروجی پره و پهنای پاساژ خروجی b=17mm برای دو سیال آب و روغن مورد آزمایش و بررسی قرار­گرفته، و دیاگرام های عملکردی شامل هد، توان مصرفی و بازده برحسب دبی پمپ رسم شده است. سپس، جریان سه بعدی در پمپ گریز از مرکز همراه با حلزونی با شرایط کارکرد واقعی به صورت عددی در نرم افزار ANSYS-CFX شبیه سازی شده است. برای گسسته سازی معادلات حاکم بر جریان از روش حجم محدود استفاده شده است. مدل توربولانسی مورد استفاده k-w SST میباشد. این شبیه سازی در حالت دائمی با استفاده از تکنیک مرجع چندگانه که چرخ متحرک در مرجع دورانی و حلزونی در مرجع ساکن قرار دارد، تحلیل شده است. مقایسه نتایج عددی حاصله با نتایج تجربی نشان دهنده تطابق قابل قبول نتایج عددی می­باشد. در مرحله شبیه سازی عددی، حل برای شش هندسه متفاوت شامل حالات ترکیبی سه زاویه خروجی پره و دو پهنای پاساژ چرخ متحرک h=17 , 21mm برای سیال روغن انجام شده است. نتایج حاصل نشان داده است که با تغییر هندسه اصلی پمپ به و h=21mm هد پمپ افزایش پیدا می ­ کند که دلیل آن کاهش اتلافات ناشی از تشکیل گردابه در پاساژ و خروجی چرخ متحرک و همچنین کاهش اتلافات هیدرولیکی می باشد. جهت تایید نتایج نهایی حاصل از شبیه سازی عددی و بررسی چرخ بهینه، چرخ اصلاح شده نهایی ساخته شده و تست تجربی روی آنها صورت گرفته است. مقایسه نتایج نشان می­دهدکه بهترین عملکرد پمپ هنگام انتقال روغن با لزجت 43CSt ، با تغییر هندسه اصلی چرخ متحرک پمپ به مشخصات هندسی مذکور رخ میدهد.

  در قدمی دیگر، دو روش تحلیلی جهت بررسی نتایج حاصله ارائه شده است. در روش اول با استفاده از روابط توربوماشین ها به محاسبه مثلث های سرعت و اتلافات هیدرولیکی پمپ با چرخ های مختلف پرداخته شده است. نتایج این روش نشان می دهد که اتلافات هیدرولیکی پمپ با چرخی با زاویه­ی خروجی پره 30 درجه و پهنای پاساژ 21 میلیمتر کمتر از سایر چرخ ها هنگام پمپاژ روغن خواهد بود.در روش تحلیلی دوم، با استفاده از روشی مبتنی بر تحلیل اتلافات و استفاده از برخی نتایج تجربی حاصل از تست پمپ با آب، هد تولید شده، بازده، توان مصرفی بر حسب دبی حجمی عبوری توسط پمپ گریز از مرکز هنگام به کارگیری روغن­هایی با لزجت­ سینماتیکی مختلف محاسبه شده است. همچنین هندسه ها­ی مختلف چرخ مورد ارزیابی قرار گرفته که طی آن تاثیر افزایش زاویه­ی خروجی پره، افزایش پهنای پاساژ خروجی و افزایش همزمان این دو پارامتر هندسی بررسی شده است. نتایج حاصله در این روش با نتایج حاصل از تست تجربی مقایسه گردیده و تطابق پاسخ ها بیانگر صحت روش تحلیلی به کارگرفته شده می­باشد. در انتها منحنی­های عملکردی برای چرخ­های مختلف هنگام پمپاژ روغن هایی با لزجت­های مختلف ترسیم شده است.

  ازجمله نتایج و محصولات این تحقیق می­توان به موارد زیر اشاره نمود:

  تحلیل و بررسی تاثیر لزجت سیال بر عملکرد پمپ گریز از مرکز

  تحلیل و بررسی تاثیرات همزمان پارامترهای زاویه خروجی و پهنای پاساژ چرخ متحرک بر عملکرد پمپ گریز از مرکز

  ساخت و تجهیز دستگاه اندازه گیری تست عملکرد پمپ گریز از مرکز آب و روغن

  ارائه حل عددی سه بعدی جریان در هندسه کامل پمپ گریز از مرکز در شرایط کارکرد واقعی

  تدوین یک روش تحلیلی نوین بر مبنای آنالیز اتلافات جهت مطالعه تاثیرات هندسه و لزجت بر عملکرد انواع پمپ گریز از مرکز

  پیش بینی و تحلیل پرش هیدرولیکی برای هندسه های مختلف پمپ هنگام پمپاژ سیالات مختلف

  جابجایی نقطه بهترین نقطه بازده عملکرد پمپ به به نقطه ای با دبی حجمی و بازده بالاتر

  بهبود عملکرد پمپ با کاهش مقاومت هیدرولیکی به وسیله افزایش پهنای پاساژ و کاهش اثرات جت - دنباله با تغییر زاویه خروجی پره به خصوص در ناحیه های بهترین نقطه بازده و بار زیاد:

  کاهش توان مصرفی پمپ به میزان 8.6%

  افزایش بازده پمپ به میزان 8.1%

  افزایش هد تولیدی به میزان 12.7%

  واژه‌های کلیدی: پمپ گریز از مرکز، زاویه خروجی پره، پهنای پاساژ چرخ متحرک ، اثر لزجت سیال، بررسی تجربی، عددی و تحلیلی، افزایش بازده، آنالیز اتلافات.