Santrifüj pompalarda gövde tasarımının pompa performansına etkilerinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) ile incelenmesi
Investigation of the effects of case design on pump performance in centrifugal pumps using computational fluid dynamics (CFD)
Yazar: ÖZGÜR AKIN
Danışman: PROF. DR. KADRİ SÜLEYMAN YİĞİT
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Santrifüj pompalar, akışkanı kapalı bir sistem içinde basınçlandırarak transfer eden turbomakinelerdir. Bu tip pompaların çalışma prensibi, içerdikleri çarkların dönme hareketiyle akışkana merkezkaç kuvvet uygulayarak basınç oluşturmasına dayanır. Santrifüj pompalar genellikle endüstriyel tesislerde sıvı transferi, soğutma sistemleri, su arıtma tesisleri, kimyasal prosesler ve daha birçok alanda kullanılmaktadır. Bu tip pompaların performansını belirleyen temel bileşenler genellikle çark ve salyangoz gövde olarak adlandırılan kısımlardır. Özellikle salyangoz gövde, pompa performansına direkt etki eden faktörlerden biridir. Tasarım süreçlerinin hızlandırılması, prototip üretimi ve test süreçleri nedeniyle oluşan zaman kayıpları ve maliyetlerin önlenmesi maksadıyla Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) sıklıkla kullanılmaya başlamıştır. Bunun yanı sıra HAD yazılımları ile denemelerde görülmesi mümkün olmayan akış verilerinin görülmesine, akış davranışlarının detaylı incelenmesine, performansın değerlendirilmesine, tasarımın optimum şartlarda yapılmasına olanak sağlamakta ve enerji verimliliğine doğrudan etki etmektedir. Bu çalışmada; Standart Pompa firmasından alınan SKM150-3 kodlu 3 kademeli santrifüj pompanın performansını iyileştirmek maksadıyla gövde tasarımında değişiklikler yapılarak HAD yazılımında sayısal olarak incelendi. Pompanın sayısal analizi, deney şartları ile aynı olacak şekilde gerçekleştirildi ve analizin doğrulaması yapıldı. Pompa çark girişine helezon montajı yapılması, pompa girişinde bulunan yönlendirici parçanın kaldırılması ve çark çapının düşürülmesi çalışmaları yapılarak sayısal analiz çalışmaları gerçekleştirildi ve pompa performansa etkisi incelendi. Yapılan analizler sonucunda elde edilen basma yüksekliği, basınç değişimi, pompa verimi, basınç ve hız dağılımları incelenerek en uygun gövde tasarımı belirlendi.

Abstract:
Centrifugal pumps are turbomachines that transfer fluid by pressurizing it in a closed system. The working principle of this model of pumps is on the basis the rotation of the impellers they contain, creating pressure by applying centrifugal force to the fluid. Centrifugal pumps are generally used in industrial facilities for liquid transfer, cooling systems, water treatment plants, chemical processes and many other areas. The basic components that determine the performance of this type of pumps are generally called impeller and volute body. In particular, the volute the pump performance. Computational Fluid Dynamics (CFD) has begun to be used frequently in order to accelerate design processes and prevent time losses and costs arising from prototype production and testing processes. In addition, it allows viewing flow data that is not possible to see in trials with CFD software, examining flow behavior in detail, evaluating performance, making the design under optimum conditions, and has a direct impact on energy efficiency. In this study; In this thesis study; with the purpose of enhance the pump performance of the SKM150-3 coded 3-stage centrifugal pump purchased from Standart Pompa, changes were made to the body design and examined numerically in CFD software. Numerical analysis of the pump was performed to match the experimental conditions and the analysis was verified. Numerical analysis studies were carried out by installing a screw at the pump impeller inlet, removing the guiding part at the pump inlet and reducing the impeller diameter, and its effect on pump performance was examined. The most suitable casing design was determined by examining the head, pressure change, pump efficiency, pressure and speed distributions obtained as a result of the analyses.