Experimental and numerical investigations on air entrainment in pump sump for wet pit pumping stations

• Autorzy: Ackl R. A. , Thamsen P. U.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.16.191.5940

Warianty tytułu

PL

Badania eksperymentalne i numeryczne nad porywaniem powietrza w studzience ściekowej dla stacji pomp mokrych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a detailed study carried out in order to predict the influence of various design parameters and operating conditions on the performance of the wet pit pumping station. The method is based on the use of physical and numerical models to reproduce and understand the flow conditions inside the wet pit and their effect on the air entrainment. The research starts with developing a representative model for the wet pit pumping station, goes through conducting the numerical and experimental studies as well as the validation of the results, and ends with providing a valuable easy-to-enforce preliminary design and operating recommendations.

PL

W niniejszym artykule przedstawiono szczegółowe badania przeprowadzone w celu przewidywania wpływu różnych parametrów projektowych i warunków pracy na działanie stacji pomp mokrych. Metoda ta opiera się na wykorzystaniu wzorów fizycznych i numerycznych w celu odtworzenia i zrozumienia warunków przepływu wewnątrz pompy mokrej oraz ich wpływu na porywanie powierza. Badanie rozpoczyna się od opracowania reprezentatywnego modelu stacji pomp mokrych, następnie skupia się na przeprowadzeniu badań eksperymentalnych i numerycznych oraz walidacji wyników, kończąc na przedstawieniu cennych i łatwych do wdrożenia rekomendacji dotyczących wykonania projektu wstępnego i eksploatacji.

Słowa kluczowe

EN

air entrainment; CFD; pumping station; wet pit

PL

porywanie powietrza; CFD; stacja pomp; pompa mokra

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Środowisko
• Rocznik: 2016
• Tom: Y. 113, iss. 1-Ś
• Strony: 3--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il., wz., wykr.

Twórcy

autor

Ackl R. A.

• Chair of of Fluid System Dynamics, Department of Fluid Dynamics and Technical Acoustics, Technische Universität Berlin

autor

Thamsen P. U.

• Chair of of Fluid System Dynamics, Department of Fluid Dynamics and Technical Acoustics, Technische Universität Berlin

Bibliografia

• [1] American National Standards Institute ANSI/HI 9.8, 2012, American National Standard for Pump Intake Design.
• [2] Zhu Y., Oguz H.N., Prosperetti A., On the mechanism of air entrainment by liquid jets at a free surface, Journel of Fluid Mechanics, Vol. 401, 2000, 151–177.
• [3] Kiger K.T., Duncan J.H., Air-Entrainment Mechanisms in Plunging Jets and Breaking Waves, Annual Review of Fluid Mechanics, Vol. 44, 2011, 563–596.
• [4] Qu X.L. et al., Characterization of plunging liquid jets: A combined experimental and numerical investigation, International Journal of Multiphase Flow, 37, 2011, 722–731.
• [5] Krepper E. et al., Influence of air entrainment on the liquid flow field caused by a plunging jet and consequences for fibre deposition, Nuclear Engineering and Design 241, 2011, 1047–1054.
• [6] Bin A.K., Gas entrainment by plunging liquid jets, Chemical Engineering Science, Vol. 48, 1993, 3585–3630.
• [7] Gülich J., Kreiselpumpen: Handbuch für Entwicklung, Anlagenplanung und Betrieb: Ein Handbuch für Entwicklung, Anlagenplanung und Betrieb, Springer, 2008.
• [8] Chanson H. et al., Similitude of Air Entrainment at Vertical Circular Plunging Jets, Proceedings of ASME FEDSM’02, 2002.
• [9] Heller V., Scale effects in physical hydraulic engineering models, Journal of Hydraulic Research, Vol. 49, No. 3, 2011, 293–306.
• [10] Weismann D., Gutzeit T., Kommunale Abwasser-pumpwerke, Vulkan Verlag, 2006.
• [11] Bollrich D., Technische Hydromechanik. 2. spezielle Probleme, Verl. für Bauwesen 1989.
• [12] Kobus H., Wasserbauliches Versuchswesen. DVWK Schriften 39. Spezielle Probleme, Verl. Paul Parey 1984.
• [13] Kawakita K. et. al., Experimental study on the similarity of flow in pump sump models, 26th IAHR Symposium on Hydraulic Machinery and Systems, 2012.
• [14] Padamabhan M. et. al., Scale Effects in Pump Sump Models, Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 110, 1984, 1540–1556.
• [15] Chanson H., Aoki S., Hoque A., Bubble entrainment and dispersion in plunging jet flows: freshwater versus seawater, J Coastal Res, 22 (3), 2006, 664–677.
• [16] Chanson H., Turbulent air-water flows in hydraulic structures: dynamic similarity and scale effects, Environ Fluid Mech, 9 (2), 2008, 125–142.
• [17] Nakasone H., Study of Aeration at Weirs and Cascades, Journal of Environmental Engineering, Vol. 113, No. 1, 1987, 64–81.
• [18] Yamagiwa K., Mashima T., Kadota S., Ohkawa A., Effect of liquid properties on gas entrainment behavior in a plunging liquid jet aeration system using inclined nozzles, Journal of Chemical Engineering of Japan, 26, No. 3, 1993, 333–336.
• [19] Sande E. van der, Smith J.M., Eintragen von Luft in eine Flussigkeit durch einen Wasserstrahl, Chemie-Ing.-Techn. 44, Jahrg. 1972/Nr. 20.
• [20] Brouilliot D., Lubin P., Numerical simulations of air entrainment in a plunging jet of liquid, Journal of Fluids and Structures Volume 43, November 2013, 428–440.