Reduction of volumetric loss in centrifugal pumps due to innovative balance hole arrangement

• Autorzy: Karaśkiewicz Krzysztof , Złoty Łukasz

Warianty tytułu

PL

Redukcja starty objętościowej w pompach wirowych przez nowatorski układ otworów odciążających

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The large axial forces that arise in centrifugal pumps often cannot be completely balanced by bearings. In such cases, balance devices are used. One of the cheapest are balance holes. Their presence in the pump impeller is associated with leakage due to the pressure difference between the balance chamber and the impeller inlet. This leakage causes volumetric loss, ultimately diminishing the overall efficiency of the pump. Traditionally, balance holes have featured an axis parallel to that of the impeller. However, with the innovative skew of these holes, the pressure force difference between the inlet and outlet of the hole can be partially counteracted by the centrifugal force resulting from the rotation of the impeller and the corresponding inclination of the balance hole's axis. This novel approach holds the potential to reduce both leakage and volumetric loss.

PL

Duże siły osiowe, jakie powstaja W pompach wirowych często nie mogą być w całości zrównoważone przez łożyska. W takich przypadkach stosuje się urządzenia odciążające. Najtańszym z nich są otwory odciążające. Ich obecność w wirniku pompy Wiąże się z przeciekiem na skutek różnicy ciśnień miedzy komorą odciążającą a wlotem do wirnika. Ten przeciek tworzy stratę obj etościową i obniża sprawność całkowitą pompy. Stosowane dotychczas otwory odciążaj ace maja oś równoległa do osi wirnika. Poprzez nowatorskie ukształtowanie otworu można różnice parcia na wlot i wylot z otworu zrównoważyć sila odśrodkowa wynikającą z ruchu obrotowego wirnika oraz przekoszenia osi otworu odciażaj ącego. Może to prowadzić do całkowitej redukcji przecieku i wyeliminowania zmniejszenia straty objętościowej.

Słowa kluczowe

EN

centrifugal pump; balancing devices; balancing holes; volumetric loss

PL

pompa odśrodkowa; urządzenia odciążające; otwory odciążające; strata obętościowa

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2024
• Tom: Nr 3
• Strony: 87--92
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Karaśkiewicz Krzysztof

• Politechnika Warszawska

• https://orcid.org/0000-0003-4709-2355

autor

Złoty Łukasz

• Powen Wafa S.A

Bibliografia

• [1] Quantz Stettin L.: Centrifugal pumps, Filtration of components, Construction and calculation of centrifugal or centrifugal pumps, Second Extended and Improved Edition, Springer Verlag, Berlin, 1925
• [2] Pfleiderer C.: Centrifugal pumps, Second, improved edition, Springer Verlag, Berlin Heidelberg GmbH, 193
• [3] Dong W., Chu W, Liu Z.: Influences ofthe diameter ofthe balance hole on the flow characteristics in the hub cavity ofthe centnifugal pump, Journal of Hydrodynamics, 2019, 31(5): 1060-1068
• [4] Fathi M., Raisee M., Nourbakhsh S.A., Arani H. A.: The effect of balancing holes on performance of a centrifugal pump: numerical and experimental investigations, 2019 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci.240 032017 Open Access Paper
• [5] Wei—dong C., Xun D., Qi-Xiang H.: Efiect of impeller reflux balance holes on pressure and axial force of centrifugal pump J. Cent. South Univ. (2015) 22: 1695—1706 DOI: 10.1007/511771-015-2688—2
• [6] Babayigit O., Ozgoren M., Aksoy M. H., Kocaaslan 0.: Experimental and CFD investigation of a multistage centrifugal pump including leakages and balance holes, Desalination and Water Treatment, doi: 10.5,004/dwt.2017.20153
• [7] Di Zhu , Ruofu Xiao , Zhifeng Yao , Wei Yang & Weichao Liu: Optimization design for reducing the axial force of a vaned mixed-flow pump, Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, 14:1, 882-896, D01: 10.1080/19942060.2020.1749933
• [8] Cheng, X., Chang, Z., Jiang, Y.: Study on the influence of the specific area of balance hole on cavitation performance of high— speed centrifugal pump. Journal of Mechanical Science and Technology 34 (8) (2020) 3325~3334. http://doi.org/10.1007/sl2206-020-0725-z
• [9] Jun Matsui et a1: Numerical study on the flow in balancing hole, 2019 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 240 022002
• [10] Yedidiah S.: Centrifugal Pump User's Guidebook Problems and Solutions lst edition, Chapman & Hall, 1996
• [11] StepanoHAJ; Centrifugal and Axia] Flow Pumps: Theory, Design, and Applications, Wiley: New York 1957
• [12] Tuzson J.: Centnfugal pump design John Wiley & Sons, INC. 2000 USA
• [13] Neumann B.: The interaction between geometry and performance of a centrifugal pump Mechanical Engineering Publications Limited, London, 1991
• [14] Karassik LJ ., Messina J.P., Copper P., Heald C.C.: Pump Handbook, 4th edition, McGraw-Hill 2008
• [15] ISO 9906:2012 — Rotodynamic pumps. Hydraulic performance acceptance tests. Grades 1, 2 and 3