Tek emişli iki çıkışlı santrifüj pompanın tasarımı, HAD yöntemi ile optimizasyonu ve deneysel incelenmesi
Design of one suction two discharges centrifugal pump, its optimization by CFD method and experimental analysis
Yazar: SERCAN ÇAM
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEKERİYA PARLAK
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Anahtar kelimeler: Turbomakineler, Santrifüj Pompa, Tek emişli iki çıkışlı santrifüj
pompa, Hesaplamalı akışkanlar dinamiği, HAD, CFD, Çok fazlı akış, Optimizasyon,
Verim

Sınaî alanda turbomakineler yaygın olarak kullanılmaktadır. Santrifüj pompalar,
kapalı bir sistem içerisinde akışkanı basınçlandırarak hareketlendiren
turbomakinelerdir. Akışkanı sisteme dâhil eden bir emiş ve akışkanı sistemden
tahliye eden çoğunlukla bir ya da nadiren birden fazla çıkışa sahiptirler. Akışkanın
farklı zamanlarda iki farklı çıkıştan tahliye edileceği durumlar için iki çark ve iki
gövdeden oluşan özel pompalar mevcuttur. Bu çalışmada bunun yerine tek çark ve
tek gövde ile akışkanın farklı zamanlarda iki farklı çıkıştan tahliye edilebileceği ve
en düşük enerji sarfiyatı ile yüksek verimde çalışacak bir santrifüj pompa
tasarlanacaktır.

Öncelik olarak çeşitli tasarımlar göz önünde bulundurularak farklı tasarımların
Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) ile çözümlemeleri gerçekleştirilmiştir.
Çıkan çözümleme sonuçları doğrultusunda pompanın çarkı ve gövdesi geometrik
olarak parametrik hâle getirilmiş ve giriş-çıkış verileri arasındaki ilişkiler saptanıp
incelenmiştir. Bu bilgiler ışığında sayısal çözümlemeler temelli optimal pompa
geometrileri ortaya çıkarılmıştır.

Optimizasyon ile seçilmiş optimal pompalardan bazıları imâl edilmiş ve kurulu test
düzeneği ile testleri gerçekleştirilip test verileri ile sayısal çözümleme verileri
kıyaslanmıştır. Deney ile çözümleme verileri arasındaki ilişki gözlemlenip
yorumlanmıştır.

Bu çalışmalar sonucunda pompalama sistemi içindeki valf, yay vb. hareketli
parçalara olan gereksinim ortadan kaldırılmış, pompa çarkının farklı zamanlarda iki
farklı yönde döndürülüp iki farklı çıkıştan akışkanı tahliye edebilen bir pompanın
çalışabileceği kanıtlanmış ve benzer pompalara model bir örnek oluşturularak bu
konu ile ilgili daha farklı fikirlere önayak olunmuştur.

Abstract:
Keywords: Turbomachinery, Centrifugal Pump, One suction two discharges
centrifugal pump, Computational fluid dynamics, CFD, Multiphase, Optimization,
Efficiency

Turbomachines are widely used in the industrial area. Centrifugal pumps are
turbomachines which pressurize the fluid in a closed system. They have a suction
that transfers fluid into the system and a one outlet generally or more than one outlets
rarely that drain the fluid from the system. Special pumps consisting of two impellers
and two bodies are available for situations where the fluid can be discharged from
two different outlets at different times. In this study, a centrifugal pump with one
impeller and body will be designed and the fluid can be discharged from two
different outputs at different times and it will be employed in the lowest energy
consumption and high efficiency.

Various designs taken into consideration have been analyzed by using Computational
Fluid Dynamics (CFD). According to results of the analysis, the impeller and volute
of the pump have been defined as geometrically parametric and the relations between
the input, such as flow rate, and output data, such as efficiency and head, have been
investigated. Thus, optimal pump designs based on the numerical analysis have been
revealed.

Some of the optimal pumps have been manufactured and tested by the test setup and
test data and numerical analysis data have been compared. The relationships between
the experimental and the numerical analysis data have been interpreted.

As a result of these studies, the requirements for moving parts such as valve, spring,
etc. in the pump system have been eliminated. A novel pump which can be rotated in
two different directions of the impeller and can drain the fluid from two different
outputs has been designed. Therefore, it is hoped that this study will not lead to
different ideas by creating sample pumps.