طراحی توربین پلتون مورد استفاده در پمپ‌ سانتریفیوژ سیستم RO جهت بازیافت انرژی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشگاه پیام نور - بخش فنی و مهندسی

چکیده

در این مقاله، با استفاده از روابط تحلیلی و شبیه سازی عددی، محاسبات طراحی مربوط به نازل شیر تنظیم جریان و پروانه توربین پلتون انجام شده است. این توربین بر روی یک پمپ سانتریفیوژ طبقاتی جهت تامین بخشی از توان ورودی در سیستم تولید آب شیرین به روش اسمز معکوس (RO) استفاده شده است. بدین منظور ابتدا با استفاده از روابط توربوماشین‌ها، محاسبات ابعادی پره توربین جهت سنکرون کردن آن با پمپ انجام شد. سپس نازل شیر تنظیم بصورت سه بعدی مدلسازی و با استفاده از نرم افزار ANSYS CFX برای قطرهای خروجی مختلف، تحلیل شد. برای بدست آمدن نقطه کار کل سیستم، از تلاقی منحنی عملکرد پمپ، توربین، و منحنی شیر تنظیم نازل، استفاده شد. برای اعتبار سنجی نتایج، پروانه توربین و شیر تنظیم در ابعاد اصلی از جنس فولاد آلیاژی داپلکس ساخته و برروی پمپ نصب شدند. نتایج حاصل از تست که در محل نصب سیستم تصفیه آب شیرین انجام شد، انطباق بسیار خوبی با داده های عددی و تحلیلی نشان می‌دهد. اندازه‌گیری‌ها نشان داد سنکرون شدن توربین در نقطه کاری پمپ، بیش از 26درصد باعث کاهش برق مصرفی شده است. به دلیل روابط تشابه، نتایج بدست آمده را می‌توان برای دورهای دیگر پمپ نیز تعمیم داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Design of a pelton turbine installed on centrifugal pump in RO system for energy recovery

نویسنده [English]

  • Abdollah Eskandari
Payame Noor University - Faculty of Engineering
چکیده [English]

In this work, injector regulating valve and pelton turbine impeller has been numerically and analytically designed and simulated. The impeller of the pelton turbine added on the shaft of a high pressure multistage pump which is used in sea water RO package to recover a part of input power from rejected flow return back after filter unit. Using ANSYS CFX, flow through the regulating valve for many outlet injector diameters has been numerically simulated to obtain head loss. For the point of operation, dimension of turbine impeller calculated using turbomachinery relations and some experimental data in order to synchronize as much as possible with the pump. The exact point of operation for the pump, turbine and injector obtained by intersecting performance curves of pump and turbine. In order to investigate the results, the full-scale pelton turbine and regulating valve manufactured with the material of duplex and installed on the pump. Performance test on the site shown about 26% decrease in input power. Because of the affinity relation for turbomachinery, the results can be validated for other point of operation due to change in pump speed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pelton turbine
  • injector
  • numerical simulation
  • Performance Curve
  • RO package