DEPENDENCE OF EFFICIENCY ON DIMENSIONLESS FLOW RATE AS AN ASSESSMENT OF THE ENERGY EFFICIENCY OF A CENTRIFUGAL PUMP
Authors: А.Д. Чащилова, , Д.В. Чащилов, 
Published: January 2023

При подборе центробежных насосов, работающих в нескольких режимах по расходу, затруднительно обеспечить высокую энергоэффективность при различных величинах расхода. Как правило, регулирование режимов работы обеспечивается изменением скорости вращения рабочего колеса. Напорно-расходная характеристика позволяет эффективно выполнить подбор центробежного насоса по одной рабочей точке (сочетанию расхода и давления, создаваемого насосом), но при этом затрудняется энергетически эффективный подбор насоса для нескольких рабочих точек. Предметом экспериментального исследования выступили напорно-расходные характеристики ряда центробежных насосов. Цель – упрощение алгоритма подбора насоса с учётом его коэффициента полезного действия (КПД). Использовались электронасосы: 1) DC12V Flexcom TZ-01 (Армасток, Москва, Россия), бесщеточный погружной водяной центробежный микронасос, с «мокрым» ротором; 2) Grundfos NB 32-125/142 (Grundfos DK A/S, Bjerringbro, Central Denmark Region, Denmark) – консольно-моноблочный одноступенчатый горизонтальный насос с расположением патрубков «In-line»; 3) Lowara e-MP100B/01 (Xylem Inc., Rye Brook, New York, USA) – вертикальный многоступенчатый насос. Предлагается использовать величину безразмерного расхода, представляющую собой отношение того или иного расхода (подачи насоса) на напорно-расходной характеристике к его максимальному расходу. В качестве графической интерпретации энергоэффективности предлагается использовать зависимость КПД от безразмерного расхода. Для изученных центробежных насосов различных типоразмеров данная зависимость имеет общую форму – перевернутая парабола. С точки зрения энергетической эффективности при различных режимах работы рекомендуется проводить подбор режима работы насоса в диапазоне от 0,35 до 0,65 безразмерного расхода. Предполагается использовать для аппроксимации данной зависимости полиномы степени ≥2. Результаты экспериментального исследования могут быть использованы: 1) для графического представления изменения энергетической эффективности с изменением режимов работы насоса; 2) для энергетически рационального подбора насосов, работающих в различных режимах работы, 3) для сравнительного исследования центробежных насосов с точки зрения энергоэффективности при работе в различных режимах.

When selecting centrifugal pumps operating in several flow modes, it is difficult to ensure high energy efficiency at different flow rates. As a rule, the regulation of operating modes is provided by changing the speed of rotation of the impeller. The pressure-flow characteristic makes it possible to efficiently select a centrifugal pump for one working point (a combination of flow and pressure generated by the pump), but at the same time it is difficult to select an energetically efficient pump for several working points. The subject of the experimental study was the pressure-flow characteristics of a number of centrifugal pumps. The goal is to simplify the algorithm for selecting a pump taking into account its efficiency. Electric pumps: 1) DC12V Flexcom TZ-01 (Armastock, Moscow, Russia), brushless submersible water centrifugal micro–pump, with a "wet" rotor; 2) Grundfos NB 32-125/142 (Grundfos DK A/S, Bjerringbro, Central Denmark Region, Denmark) - cantilever-monoblock single-stage horizontal pump with the location of the nozzles were used "In-line"; 3) Lowara e-MP100B/01 (Xylem Inc., Rye Brook, New York, USA) is a vertical multistage pump. It is proposed to use the dimensionless flow rate, which is the ratio of any flow rate (pump supply) on the pressure-flow characteristic to its maximum flow rate. As a graphical interpretation, it is proposed to use the dependence of efficiency on dimensionless flow. For centrifugal pumps of various sizes, this dependence has a general form - an inverted parabola. From the point of view of energy efficiency in various operating modes, it is recommended to select the pump operating mode in the range from 0.35 to 0.65 of the dimensionless flow rate. It is assumed to use polynomials of degree ≥ to approximate this dependence2. The results of the experimental study can be used: 1) for a graphical representation of changes in energy efficiency with changes in pump operating modes; 2) for an energetically rational selection of pumps operating in different operating modes; 3) for a comparative study of centrifugal pumps from the point of view of energy efficiency when operating in different modes.