насос с двойным рабочим колесом является одним из наиболее распространенных механических источников энергии в различных отраслях промышленности. По оценкам, на них приходится около 10% мирового потребления энергии. Насосы обычно используются для перемещения жидкостей, таких как вода, нефть и газ, и используются в различных системах. В этой статье авторы предлагают новую концепцию перестановки лопастей рабочего колеса в центробежных насосах двойного всасывания для повышения их эффективности. Это нововведение может сократить выбросы парниковых газов.

Новая конструкция рабочего колеса состоит из набора лопастей, которые имеют поперечное оперение. Благодаря этому инновационному расположению лопастей был обнаружен ряд преимуществ, включая снижение нагрузки на лопасти, лучшее направление потока на выходе из рабочего колеса и более эффективные осевые и радиальные скорости. Это также позволяет избежать нестабильности.

Характеристики нового рабочего колеса оценивались в численном и экспериментальном режимах. Эти результаты показывают, что новая конфигурация может повысить общий КПД насоса и может быть установлена ​​на существующие рабочие колеса. Кроме того, это также может уменьшить коэффициент скольжения насоса и уменьшить его воздействие на окружающую среду.

Используя новую предложенную конфигурацию, авторы также исследовали влияние смещенного угла на распределение давления. По мере увеличения угла смещения распределение давления становится более равномерным. Точно так же небольшое возмущение между двумя зонами давления также влияет на распределение давления в улитке. Это небольшое возмущение вызывает смешение жидкостей от разных рабочих колес. Однако колебания давления компенсируются наложением двух рабочих колес.

В дополнение к новому рабочему колесу авторы также разработали новый процесс проектирования. Объединив одномерную вычислительную модель с CFD-моделированием, авторы разработали новый подход к проектированию насосов. В то время как предыдущие проекты были сделаны с помощью анализа конечных элементов, этот новый процесс устраняет догадки из уравнения, применяя вычислительную модель непосредственно к конструкции насоса.

Используя модель RNG k-e, авторы смогли точно предсказать вращающийся поток в компонентах проточной части. Чтобы исследовать влияние новой крыльчатки, авторы смоделировали внутренний поток насоса и исследовали поля скорости и давления на выходе из крыльчатки. Помимо прочего, авторы обнаружили, что диаметр гидравлических лопастей оказывает существенное влияние на производительность насоса.

Следует также отметить, что новое рабочее колесо имеет более низкий коэффициент напора, чем традиционная конфигурация «спина к спине». Это для того, чтобы минимизировать застой. Затем параметры двигателя оптимизируются, чтобы максимизировать эффективность насоса. Для этого используется мягкий уплотнительный материал, чтобы избежать утечки по валу.