Дослідження енергетичних та гідродинамічних характеристик струменево-вихрового насосу

Abstract

Мета. Метою роботи є експериментальне дослідження енергетичних та гідродинамічних характеристик струменево-вихрового насоса (СВН) при роботі на одно- та двофазних робочих середовищах типу «газтверда фаза». Дослідження спрямовані на оцінку ефективності передачі енергії потоку та визначення впливу робочого середовища на продуктивність та коефіцієнт корисної дії насоса. Методика. Дослідження проводились на спеціально розробленій експериментальній установці з прозорою моделлю СВН діаметром вихрової камери 50 мм. Було здійснено два типи експериментів: однофазна середа (повітря) та двофазна «газ-тверда фаза» з перекачуванням сипучих матеріалів. Об’ємні витрати та перепади тиску вимірювались витратомірними пристроями та мікроманометрами, температура – ртутними термометрами. Коефіцієнт корисної дії визначався через відношення потужностей вихідного та живильного потоків. Результати. Експериментально встановлено, що характеристики СВН можуть бути приведені до універсальної кривої, що описує залежності відносних витрат та коефіцієнта корисної дії від відносного тиску на виході. Максимум коефіцієнта корисної дії робочого середовища, що не стискається, досягає понад 40 % при відношенні тисків 0,7. При перекачуванні сипучих матеріалів підвищення тиску подачі призводить до збільшення масових витрат на виході та зменшення втрат. Спостерігається подібний режим при числі Рейнольдса у каналі подачі понад 3 · 10⁴. Наукова новизна. Вперше експериментально оцінено роботу СВН на одно- та двофазних середовищах, зокрема на газосипких середовищах. Встановлено вплив тиску подачі на продуктивність і втрати, а також запропоновано універсальну характеристику насоса. Розроблено конструктивне вдосконалення, що дозволяє ефективніше використовувати кінетичну енергію основного потоку. Практична значимість. Результати досліджень можуть бути використані для проектування ефективних струменево-вихрових насосів у промисловості, особливо для перекачування одно- та двофазних середовищ, включаючи сипкі матеріали. Вдосконалення конструкції сприяє зниженню витрат на енергопостачання та підвищенню надійності обладнання.