Axel Knapp

Numerische und experimentelle Untersuchung der Auswirkungen von Auslegungsmethoden für Spiralgehäuse auf die Performance einer Kreiselpumpe


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ISBN:

978-3-8440-6688-3

Series:

SAM-Fortschrittsberichte
Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. M. Böhle
Kaiserslautern

Volume:

Keywords:

Auslegungsverfahren; Spiralgehäuse; Volute; Kreiselpumpe; Wirkungsgradoptimierung; Performance

Type of publication:

Thesis

Language:

German

Pages:

198 pages

Figures:

110 figures

Weight:

294 g

Format:

21 x 14,8 cm

Bindung:

Paperback

Price:

48,80 € / 61,10 SFr

Published:

May 2019

Buy:

DOI:

10.2370/9783844066883 (Online document)

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Abstract:

Gegenstand dieser Arbeit ist die numerische und experimentelle Untersuchung der Auswirkungen von Auslegungsmethoden für Spiralgehäuse auf die Performance einer einstuﬁgen Kreiselpumpe. Die Primäraufgabe des Spiralgehäuses ist die vom Laufrad produzierte kinetische Energie möglichst verlustfrei in potentielle Energie umzuwandeln. In der Literatur werden verschiedene Auslegungsmethoden für ein Spiralgehäuse genannt. Die beiden am verbreitesten Auslegungsmethoden sind die Konstruktion des Spiralgehäuses nach dem Prinzip des konstanten Dralls sowie nach dem Prinzip der konstanten Geschwindigkeit. In der vorliegenden Arbeit werden diese beiden Auslegungsmethoden zwei weiteren Auslegungsmethoden gegenübergestellt. Diese sind ein linearer Verlauf des Verhältnisses aus Querschnittsﬂäche und deren Schwerpunktradius sowie ein quadratischer Verlauf des Spiralenwinkels. Die Berechnung der Spiralgehäusekonturen erfolgte für eine speziﬁsche Drehzahl von n_q = 39 min^-1. Die Querschnittsﬂächen der Spiralgehäusevarianten sind jeweils kreisförmig. Die Untersuchungen erfolgten sowohl numerisch als auch experimentell mit der gleichen Laufradgeometrie.
Nach der erfolgreichen Validierung der CFD-Modelle erfolgte eine Analyse der Strömungsverhältnisse innerhalb der Volute sowie der gesamten Pumpenstufe. Besondere Beachtung erhalten dabei die Visualisierung und Lokalisierung von Geschwindigkeitsänderungen sowie Totaldruckverlusten im Spiralgehäuse. Die Analyse erfolgte in Abhängigkeit der Förderrate und des Auslegungsverfahrens, sodass in der vorliegenden Arbeit ein detailliertes Bild über die Entwicklung der Strömungsverhältnisse innerhalb des jeweiligen Spiralgehäuses von Teil- nach Nenn- in Überlast präsentiert werden kann.