Influence of an impeller inlet diameter on operation of a high-speed submersible electric pump at the high flow rate modes

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: The study object is a high-speed drainage submersible electric pump, aimed to water polluted sea and fresh water bailing out of drowned rooms of shipbuilding industry facilities.

AIMS: To obtain dependencies of pump cavitation properties on relative diameter of an impeller inlet at the high flow rate modes, to determine the kind of head-capacity and energy properties of a pump for various geometrical ratios of an impeller in the flow rate operational range.

METHODS: Main geometrical properties of impellers were determined with use of semi-empirical formulas of various authors’ methods. For the study of dependencies, three options of impellers were chosen and series of fluid dynamic simulations of three-dimensional flow of viscous fluid with use of the ANSYS CFX software were completed.

RESULTS: Head-capacity, energy and cavitation properties of the pumping unit were obtained. The experimental head-capacity curve correlates to the simulated one. The simulation results revealed that using of narrowed impeller inlet leads to generation of wide low-pressure area at the backside of the impeller vane and disruption of operational curves at the high flow rate modes. With the biggest relative diameter of the impeller inlet, the vapor pressure area at the backside of the impeller is absent so there is no disruption of operational curves at the high flow rate modes, however, the pump hydraulic efficiency ratio at the whole range of flow rate is the lowest among all the studied options of impellers.

CONCLUSIONS: The method of defining the value of an impeller inlet diameter, optimal with regard to energy and cavitation properties, to ensure cavitation free operation of a high-speed submersible electric pump at the whole range of flow rate is proposed.

About the authors

Daniil A. Gorbatov

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University; SULAK

Email: Da.Gorbatov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3172-3346
SPIN-code: 5727-2661

post graduate

Russian Federation, 29 Politekhnicheskaya street, 195251, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Alexander A. Zharkovsky

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Email: azharkovsky@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3044-8768
SPIN-code: 3637-7853

Professor, Dr. Sci. (Tech.); Professor

Russian Federation, 29 Politekhnicheskaya street, 195251, Saint Petersburg

Artemy V. Adrianov

"SULAK"

Author for correspondence.
Email: mr_a@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0003-4853-0804
SPIN-code: 8117-4795

General Director

Russian Federation, 29 Politekhnicheskaya street, 195251, Saint Petersburg

References

  1. Zharkovskiy AA, Kurikov NN, Pugachev PV, et al. Computer research and visualization of flow in centrifugal pumps. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti SPbGPU. Informatika. Telekommunikatsii. Upravlenie. 2010;4(103):119–123. (in Russ).
  2. ANSYS CFX Tutorial Guide. Release 17.2. ANSYS Inc.
  3. Garbaruk AV, Strelets MKh, Travin AK, et al. Sovremennye podkhody k modelirovaniyu turbulentnosti: uch. pos. St. Petersburg.: Izd-vo Politekh. un-ta; 2016. (in Russ).
  4. Gorgidzhanyan SA. Gidravlicheskie raschety protochnoy chasti tsentrobezhnykh nasosov: metodicheskie ukazaniya po kursovomu proektirovaniyu. Leningrad: LPI im. MI Kalinina; 1982. (in Russ).
  5. Graueser TE. Abaque pour pompes et pompesturbines reversibl. Lausanne: Institut de machines hydraulignes; 1978.
  6. Gulich JF. Centrifugal Pumps. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag; 2010.
  7. Mikhaylov AK, Malyushenko VV. Lopastnye nasosy. Teoriya, raschet i konstruirovanie. Moscow: Mashinostroenie; 1977. (in Russ).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. The submersible pump design.

Download (63KB)
3. Fig. 2. Head-capacity and energy curves of the pump for various impeller inlet diameters: 1 – D0 /D2=0.62; 2 – D0 /D2=0.66; 3 – D0 /D2=0.78; solid lines – the simulation, dashed lines – the experiment.

Download (122KB)
4. Fig. 3. The simulated overall cavitation curves for various impeller inlet diameters: 1 – D0 /D2=0.62; 2 – D0 /D2=0.66; 3 – D0 /D2=0.78; Δhexp is the distance between free surface and the pump inlet in the experiment.

Download (73KB)
5. Fig. 4. The absolute pressure field of the original impeller (D0 /D2=0.62).

Download (168KB)
6. Fig. 5. The absolute pressure field of the new impeller (D0 /D2=0.78).

Download (170KB)

Copyright (c) 2023 Gorbatov D.A., Zharkovsky A.A., Adrianov A.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».