İki çıkışlı bir santrifüj pompanın tasarımı ve cfd ile optimizasyonu

Abstract

Santrifüj pompalar, kapalı bir hat içerisinde akan akışkanı basınçlandıran turbomakinalardır ve akışkanı aldıkları bir giriş ve akışkanı tahliye ettikleri bir çıkış hattını ihtiva ederler. Akışkanın bir hattan emilerek; farklı zamanlarda, iki farklı hatta sevk edileceği durumlarda ise iki çark ve iki ayrı gövdeden oluşan özel pompalar kullanılmaktadır. Bu çalışmada iki çark ve gövde yerine tek çark ve tek gövde ile akışkanın farklı zamanlarda iki farklı hatta sevk edebilen ve en düşük enerji sarfiyatı ile çalışacak bir pompa tasarlanacaktır. Bu hedef doğrultusunda öncelikle farklı tipteki tasarımlar ele alınmış, bunların arasından fiziksel olarak gerçekleştirilebilecek farklı tasarımların hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) ile analizleri yapılmıştır. Çıkan analiz sonuçları dikkate alınarak pompaya ait geometrik veriler parametrik hale getirilmiş ve giriş verileri ile çıkış verileri arasındaki ilişkiler tespit edilmiş ve yorumlanmıştır. Bu bilgi ve yorumlarla beraber matematiksel algoritmalar kullanılarak optimum pompalara ait geometriler çıkartılmıştır. Optimizasyon ile belirlenmiş optimum pompalardan iki tanesi imal edilmiş ve kurulmuş olan test düzeneği ile, deneysel veriler ile analiz verileri karşılaştırılmıştır. Deney verileri ile analiz verileri arasındaki ilişki incelenmiş ve yorumlanmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda herhangi bir hareketli parçaya ihtiyaç duymadan, pompa çarkının farklı zamanlarda birbirine ters yönde döndürülerek çalışması ile iki farklı yöne su basabilen bir pompanın çalışabileceği ispatlanmış ve bu yönde geliştirilebilecek bir pompa için nasıl bir model önerilebileceği üzerinde farklı fikirler ortaya konulmuştur.

Centrifugal pumps are turbomachines which increase the pressure of a fluid in a pipeline and it has one inlet and one outlet to perform this operation. If there is a situation occur to pump the fluid to two different outlets in different times, special pumps are being used which has two different bodies and two different impellers. By this study, a centrifugal pump will be designed which uses single body and a single impeller instead of using two bodies and two impellers to suck the fluid from one inlet and send the fluid through two different outlets in different times with the best efficiency. To achieve this, there are different types of solutions are being investigated, different concepts are designed among those solutions and the concepts are simulated by using the CFD tools. By considering these simulation results, the geometric values of the pump are being parameterized and the correlation between the input and output parameters are plotted and evaluated. By using the parameterization tools and the correlation between parameters, the optimum pump geometries are designed. Two of the designed pumps are manufactured and the simulation results are compared with the experiments by using the prototype test set-up. The relation between the tests and the CFD results is explored and interpreted. As a result of the research, it is proved that a centrifugal pump with one inlet and two outlets can work without any moving parts to pump the water through different outlets within different times by simply changing the rotation of the impeller. There are also different ideas are offered to model and design the pump to improve this study further.