Similarity criteria for vane pumps
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2019-3-05-11Keywords:
method of dimensions, similarity criteria for pumps, pump rotation speed, the efficiency of centrifugal pumpsAbstract
Engineers in the development of new technology usually use ready-made samples that are scaled by applying similarity criteria. Such an approach makes it possible to reduce the number of parameters by which the design is optimized. The performance curves of vane pumps are determined by two dimensionless quantities: q (dimensionless flow rate) and r (an analogue of the Reynolds number). The similarity criteria began to be applied even when the shaft rotation frequency and fluid viscosity practically did not change during operation, and the influence of the dimensionless parameter r was weak. In fact, when designing pumps, only parameter q was used, although it was known that in this case the effect of frequency and viscosity on the characteristics of the pumps was described poorly, the approximation error was more than 30–50%. Currently, the operating conditions of the pumps have changed significantly. Using of a frequency-controlled pump drive has become commonplace. Increasingly, multiphase fluids of variable composition (oil products, gas-liquid mixtures, suspensions) are being pumped. Now in industry, the frequency of rotation of the shaft and the viscosity of the pumped liquid vary widely. It is necessary to generalize the similarity criterion of pumps in the case of taking into account both dimensionless quantities q and r. Our approach is based on the hypothesis that in the limit of high frequencies (large r), the influence of viscosity decreases, and the performance of the pump only becomes a function of the dimensionless flow rate q. This made it possible to record the dependencies of pump performance through the composition of functions of one variable. To test this hypothesis, experimental studies of the performance curves of the stages of three centrifugal pumps were carried out, in which both dimensionless values q and r were varied. It is shown that the error in the approximation of the performance curves of the stages by the proposed composition of functions of one variable does not exceed the measurement error.References
Gulich J. F. Centrifugal pumps, 2014.
Stepanov L. I. Tsentrobezhnye i osevye nasosy – teoriia, konstruirovanie i primenenie (Centrifugal and axial pumps - theory, design and application). Moscow: Mashgiz, 1960, 464 p. (In Russian)
GOST 6134-2007. Nasosy dinamicheskie. Metodiki ispytanii (Dynamic pumps. Test methods). (In Russian).
Lebedev D. N., Peshcherenko S. N. Features recalculation efficiency of energy-efficient pumps at different frequencies of rotation of a shaft. Oil Industry, 2013, no. 6, pp. 110–113. (In Russian)
Gorynceva A. Yu., Igtisamova R. H. Vliyanie chastoty vrashcheniya vala na koefficient poleznogo dejstviya (ECN) (Rotation frequency influence on energy conversion efficiency of centrifugal pumps). Proc. of 42nd Int. conf. of young scientists, Vol. 1. Ufa: Ufa State Petroleum Technical University, 2015, pp 381–384. (In Russian)
Vyazunov E. V., Putin S. V. Analytical representation of characteristics of centrifugal pumps under variable rotation speed. Science & Technologies: Oil and Oil Products Pipeline Transportation, 2012, no. 4 (8), pp. 67–69. (In Russian).
Kraeva E. M. Energy parameters of high-speed pumps of low flow. Aerospace MAI journal, 2011, vol. 18, no. 3, pp. 104–109. (In Russian).
Liapkov P. D. O vlijanii vjazkosti na kharakteristiku pogruzhnykh tsentrobezhnykh nasosov (On the effect of viscosity on the characteristics of submersible centrifugal pumps). Trudy VNII, vol. 41, Moscow: Nedra, 1964. (In Russian)
Daugherty R. L. A Further investigation of performance of centrifugal pumps when pumping oils. Gould Pumps Inc., 1926, 11 p.
Landau L. D., Lifshitz E. M. Course of Theoretical Physics, vol. 6. Fluid Mechanics. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1987. 554 p.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.