بررسي اثر تغييرات هندسه چرخ متحرك بر عملكرد حالت توربيني پمپ سانتريفيوژ در شرايط حاكم بر شبكه توزيع آب شهري

Investigation effect of changes geometry of impeller on turbine mode performance of the centrifugal pump at the governing condition of the urban water distribution network

با افزايش ميزان آلايندگي نيروگاه‌هاي حرارتي در كشورهاي صنعتي و در حال توسعه، تمايل به استفاده از نيروگاه‌هاي برق آبي در اندازه‌هاي كوچك افزايش يافت. در مناطق شهري با اقليم ناهموار، اختلاف ارتفاع قابل‌ توجهي بين تصفيه‌خانه‌ها و محل مصرف وجود دارد كه مي‌توان اين فشار را از طريق نيروگاه‌هاي فشارشكن به برق تبديل نمود. با بررسي امكان استفاده از پمپ به عنوان توربين و كاهش هزينه احداث يك نيروگاه برق آبي ميكرو، و امكان جايگزيني آن با فشارشكن‌هاي سنتي خطوط توزيع آب، استفاده از اين نيروگاه‌ها گسترش يافته است. لذا در اين بررسي پمپ سانتريفيوژ توسط نرم‌افزار سي اف توربو طراحي و جهت تحليل عددي سه‌بعدي سيال از مدل آشفتگي كا-امگا اس‌اس‌تي با استفاده از نرم‌افزار سي اف ايكس شبيه‌سازي انجام شده است. نتايج عددي با نتايج آزمايشگاهي موجود در حالت پمپي و توربيني مقايسه شده‌اند و تطابق خوبي را نشان دادند. جهت افزايش بازده پمپ توربين (پمپ معكوس) كاهش قطر پره‌هاي پروانه در دبي‌هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفت كه نتايج حاكي از كاهش ميزان پديده جدايش در اطراف پره‌ها و سبب افزايش كميت‌هاي هيدروليكي در نزديكي نقطه عملكردي حالت توربيني بود، اما كاهش قطر در دبي‌هاي خيلي پايين‌تر از نقطه عملكردي تأثير چنداني در بهبود بازده نداشت، در نقطه عملكردي كاهش قطر سبب افزايش 11/86 و 13/65 درصدي هد و گشتاور شد و بازده 1/26 درصد بهبود يافت.

With increasing amount of pollution by thermal power plants in Industrial and developing countries, tend to use small-sized hydroelectric plants increased. In complex terrain regions there are usually a significant height difference between refineries and using place, the pressure can to produce electricity by power plants pressure reducer. The power plant is due to the relatively high initial cost less were used. Gradually, with the possibility of using pump as turbine and reducing the cost of building a micro power plant use the plant was expanded. Therefore, in this study centrifugal pump by CFturbo software was designed and for Numerical analysis of the three-dimensional fluid, the simulation was performed using the CFX software on SST k-ω turbulence model. The numerical results were compared with experimental in pump and turbine modes and showed good agreement. In order to increase the efficiency of the turbine pump (reverse pump), the decrease in the thickness of the impeller blades at different flow rates was investigated, which resulted was decrease in the amount of separation phenomenon around blades and causing increase in hydraulic quantities nearby the turbine bep point, but reducing the thickness at the flow rates very lower from bep point, didn’t have great impact at improvement of efficiency, at the bep point reducing the thickness, caused to increase 11.86 and 13.65 percent of the head and torque, and improved efficiency 1.26 percent.