Centrifugal pump design and performance optimization using loss correlations

Abstract

Bu çalışmada, kayıp korelasyonları kullanılarak bir santrifüj pompanın performansının hesaplanması için bir tahmin yöntemi geliştirilmiştir. Yöntem, pompanın ön tasarımında elde edilen ana boyutları kullanıp enerji kayıplarını hesaplayarak basma yüksekliğinin ve verimin debi ile değişimlerini belirlemektedir. Geliştirilen yöntem ayrıca tasarımcıya pompa içinde oluşan enerji kayıplarını ve miktarlarını göstererek hangi büyüklüklerde değişiklikler yapılması gerektiği hakkında bir fikir vermektedir. Akım makinalarının tasarımında hızlı araçlara sahip olmak önemlidir. Günümüzde gelişmiş olan mühendislik araçları başlıca katı modelleme, Sonlu Eleman Metodu (SEM), akış analizi vb. amaçlara yöneliktir. Akış analizi amaçlı yazılımlar pompa tasarım süreçlerinin önemli bir parçasıdır. Tasarımcının ön boyutları belirledikten sonra uzun ve zahmetli uğraşlar gerektiren Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) adımının öncesinde hızlı performans tahmini yapan araçlara sahip olması çok arzu edilen bir durumdur. Pompa tasarımında bu adım korelasyonlara dayanan bir yöntemin kullanılması olabilir. Bu çalışmada santrifüj pompaların Hm-Q ve ɳ-Q performans eğilimlerini kayıp korelasyonlarını kullanarak belirleyen bir yöntem geliştirilmiş, deneysel ve HAD sonuçları ile sınanmıştır.

In this study, a theoretical prediction method has been applied to calculate the performance of a centrifugal pump using energy loss correlations. The method calculates the energy losses and determines variation of the delivery head and the efficiency with the flow rate using the basic dimensions obtained in the pump's primary design. By showing the energy losses inside the pump the developed method also presents designer an idea of which dimension modifications are needed. After determining the main dimensions, it is highly desirable that the designer has tools to make quick performance prediction before the Computational Fluid Dynamics (CFD) step, which is a long and laborious task. In pump design, such a quick design tool can be obtained using correlations. In this study, a method of determining the Hm-Q and ɳ-Q performance prediction of centrifugal pumps by using loss correlations was developed and tested with experimental and CFD results.