Performance study of a mixed flow pump with the implementation of a counter-rotating impeller through the validation of a CFD model

Las turbomáquinas se han utilizado durante siglos en diversas industrias. En concreto, las bombas de flujo mixto se utilizan en la industria alimentaria y del agua, por lo que mejorar el rendimiento de estos equipos es de vital importancia. Este trabajo pretende realizar un análisis exhaustivo de una bomba GN5200 a la que se le ha implementado un modelo de contrarrotación utilizando herramientas de simulación y CFD. Los sistemas contrarrotantes consisten en dos impulsores en lugar de uno que giran en cada uno con una rotación definida y sentidos opuestos. Se estudiaron dos variaciones de modelos contrarrotantes (A y B), cambiando las longitudes de los álabes. La primera fase de este estudio consistió en validar un modelo CFD que describiera adecuadamente la dinámica del flujo en el interior de la bomba. Se realizó una discretización de las geometrías (mallado), que luego se sometió a un análisis de independencia de la malla (MIT) y de índice de convergencia de la malla (GCI). La malla resultó ser independiente de 3,3 millones de celdas, y el error medio que puede tener debido al CFD es de aproximadamente un 2%. En primer lugar, se obtuvieron las curvas características de los modelos propuestos. Los resultados fueron la altura y la eficiencia. De todos los casos estudiados, dos destacan en términos de eficiencia. Al utilizar el modelo B con una relación de giro de 3500 rpm y 3500 rpm en cada impulsor, se observó cómo, en términos generales, el rendimiento de la bomba aumentaba en cuanto a la altura y el rendimiento. Al cambiar la relación de velocidades a 3500 rpm y 4375 rpm en el mismo modelo, se alcanzaron los valores más altos de rendimiento cercanos al 75% y de altura de elevación 17 m. Aunque en el resto de los casos estudiados se obtuvieron valores de altura superiores, el rendimiento fue inferior al del modelo base, alcanzando un mínimo del 45% en el punto de mejor rendimiento (BEP) de algunas curvas.

• Autores: Pérez García, Edwar Leonardo
• Fecha de publicación: 2021
• Institución: Universidad de los Andes
• Repositorio: Séneca: repositorio Uniandes
• Idioma: eng
• OAI Identifier: oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/55239
• Acceso en línea: http://hdl.handle.net/1992/55239
• Palabra clave: Bombas de flujo mixto; Sistemas contrarrotantes; Ingeniería
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