طراحی پمپ گریز از مرکز دور بالا بدون کاویتاسیون مجهز به ایندیوسر سیکل رنکین CO۲ فوق بحرانی

در این پژوهش، یک پمپ گریز از مرکز برای سیکل رنکین با سیال دی اکسید کربن فوق بحرانی (sCO۲) طراحی شده است. با توجه به نیاز به فشار بالا در سیکل های CO۲، این پمپ دور بالا می باشد و مستقیما به توربین وصل شده و دور آن برابر دور توربین ۲۷۰۰۰ دور بر دقیقه است. در این شرایط احتمال ایجاد کاویتاسیون در ورودی پروانه بسیار محتمل است و برای جلوگیری از آن، یک ایندیوسر قبل از پروانه قرار داده شد. ایندیوسر وقوع کاویتاسیون را کاهش داده و در صورت وجود، ناحیه ایجاد آن را از ورودی پروانه پمپ خارج می کند. طراحی اولیه پمپ با فرض چگالی ثابت و آدیاباتیک با محاسبات دستی و نمودارهای مرجع بدست آمد و به دنبال آن یک تحلیل یک بعدی در نرم افزار CFturbo انجام شد و در نهایت با تحلیل سه بعدی جزئیات جریان در نرم افزار انسیس CFX با در نظر داشتن اثر ویسکوزیته و اصطکاک تعیین شد. مقایسه نتایج در خروجی ایندیوسر با نتایج تئوری گردابه آزاد اختلاف نشان داد و هم سرعت مماسی و هم افزایش فشار کل بزرگتر از مقادیر طراحی بودند. آزمایشات تجربی محققین دیگر نیز این نتایج را تایید می کند و تفاوت ها به دلیل چرخشی بودن جریان واقعی است. منحنی عملکرد پمپ راندمان ۸۹.۷۴ % در نقطه طراحی را نشان داد. نصب ایندیوسر پیش از پروانه یک طراحی جدید برای پمپ دور بالا در سیکل sCO۲ را ارائه می دهد.

کلیدواژه ها:

دی اکسید کربن فوق بحرانی ، توربوپمپ ، ایندیوسر ، پروانه ، کاویتاسیون