The Influence of Blade outlet angle on the Performance of Centrifugal Pump with different Viscosity conditions

Abstract

The pump product is a general-purpose machinery widely used in the construction of the national economy, and it occupies a very important position in the national economy. Therefore, research to improve its performance has important practical significance. How to improve the efficiency of pumps has always been an important issue for pump workers. A centrifugal pump is a fluid machine designed to convert mechanical energy into kinetic energy and pressure energy of the liquid by transferring the rotational energy of the impeller, that is, to provide energy for the fluid being transported. Centrifugal pumps are commonly used pumps, and the flow of fluids makes them useful in a variety of applications such as industrial, pressurization, water supply, household essentials, supporting fire protection systems, regulating boiler water, and sewage discharge. It can also be used in the oil and energy industry, pumping oil, mud; it can also be used in waste management, agricultural manufacturing and sewage treatment plants, gas treatment, irrigation, drainage, municipal industry and overflow safety; it can also be used in food, Chemicals, hydrocarbons in the pharmaceutical industry, paints, cellulose, petrochemicals, beverage production, sugar and food. The blade outlet angle β is one of the key design parameters of the centrifugal pump, and it has an important influence on the internal flow field and performance of the centrifugal pump.In this article, based on a single-stage centrifugal pump with a specific speed (ns=130), five impeller models with different blade outlet angles (β =18°, 22°, 26°, 30°, and 33°) are constructed, and ANSYS CFX is used to analyze the flow field of the impeller model under different conditions. Simulate and analyze the simulation results. To explore the effect of changing the outlet angle of the pump on the performance of the pump under the conditions of different fluid viscosity The outlet angle will affect the performance of the pump, and certain conclusions can be drawn to provide certain data support for further design and construction. According to the numerical simulation results, as the fluid viscosity increases, the pressure difference between the inlet and outlet of the pump decreases. The higher the viscosity of the fluid, the higher the internal friction of the pump, so the efficiency and head of the pump will be significantly reduced. The blade outlet angle has a significant effect on the efficiency of the centrifugal pump, but has a very small effect on the water head, and the change of the water head is mainly affected by the flow rate. The vane with a small outlet angle has a good encapsulation of the fluid, and the efficiency of the pump will be higher. The change of the blade outlet angle did not significantly change the pressure distribution trend. In the case of low viscosity, the tongue pressure will gradually increase with the increase of the outlet angle, but the change trend is not the same in the case of high viscosity. The blade vortex area increases with the increase of the outlet angle, which leads to the decrease of the flow channel and the decrease of the efficiency of the pump. Compared with the change of viscosity, the fluid with large viscosity is affected by the blocking effect at the inlet, the flow rate of the fluid decreases, and the efficiency of the pump decreases. In this paper, the method of CFD, combined with the results of flow visualization, is of great significance to study the impact of internal analysis of rotating machinery. |원심펌프(Centrifugal pump)는 고속으로 회전하는 임펠러에 의해 물에 전달되는 원심력을 이용하여 물을 이송하는 장치입니다. 원심 펌프의 연간 전력 소비는 세계 발전량의 약 10 %, 산업 시스템의 에너지 소비량의 20 % 이상을 차지하기 때문에 원심 펌프의 성능 최적화는 매우 중요합니다.펌프는 점도가 큰 유체를 운반할 때 원심 펌프의 성능에 영향을 받을 수 있고, 엽륜 회전 시 마찰력이 증가하며, 유동 저항이 증가합니다.물보다 점성 액체는 효율 저하 및 수두와 유속 저하로 인해 입력 전력을 크게 증가시킵니다. 또한, 블레이드 출구각은 원심 펌프의 큰 유량 효율에 현저한 영향을 미치며, 양정에 미치는 영향이 적은 것으로 나타났슴니다.따라서 본고에서는 유체점도와 펌프 자체의 구조변경의 두 부분을 결합하는 것을 목표로 하고 있으며, CFD 방식을 사용하여 서로 다른 점도의 조건에서 블레이드 출구각도 변화가 원심펌프 성능에 미치는 영향을 연구하였습니다. 수치 시뮬레이션 결과 효율과 양정 변화의 원인은 보닛의 수출입 압력차 변화와 미세한 토크 변화에 따라 달라집니다.점도는 펌프의 내부 마찰을 증가시켜 펌프의 효율과 양정이 현저하게 감소한다.블레이드 출구 각도는 원심펌프의 효율에 큰 영향을 미치지만 수두에 미치는 영향은 적고 수두의 변화는 유량의 영향을 받습니다.블레이드 수출각의 변화는 압력 분포 추세를 크게 바꾸지 않았습니다.저점도에서는 수출 각도가 높아질수록 설압이 증가하지만 고점도에서는 변화 추세가 다르다.수출 각도가 커질수록 블레이드 와류 면적이 커져 유로가 줄어 펌프의 효율이 떨어집니다.따라서 블레이드 출구각의 감소에 따라 펌프의 점도가 다른 효율이 향상되고, 점성유체는 입구의 차단 작용에 의해 유체의 유속이 감소되어 펌프의 효율이 감소됩니다.CFD를 이용한 방법은 유동의 가시화의 결과를 결합하여 회전기계 내부분석의 영향을 연구하는 데 의의가 있습니다.