Roth Kliem, Miriam (2006)
Experimentelle und numerische Untersuchung zum Einfluss von Einbaubedingungen auf das Betriebs- und Kavitationsverhalten von Kreiselpumpen.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung
Kurzbeschreibung (Abstract)
Kreiselpumpen sind Hauptbestandteile in Wasserversorgungsanlagen und haben deshalb auch direkten Einfluss auf deren Betriebsqualität und -kosten. Normalerweise werden Pumpen nach ihren nominalen Betriebsdaten (Förderhöhen- und Wirkungsgradkennlinien sowie den im Zusammenhang mit Kavitation zulässigen Betriebsgrenzen) ausgewählt, wobei diese bei den Herstellern in bestimmten Versuchsanlagen gemessen werden. Die Einbaubedingungen dieser Prüffelder sind u.a. eine ausreichend lange gerade Saugleitung, die eine strömungsgünstige Zuströmung der Pumpe erzielt. In der Praxis sind in Wasserförderanlagen oft im Bereich der Saugleitung unmittelbar stromauf von der Pumpe wegen Raummangels Rohrkrümmer, Querschnittsübergänge, T-Stücke oder auch Armaturen vorgesehen. Dies hat eine ungleichförmige Geschwindigkeits- und Druckverteilung, teilweise auch eine wirbel- und/oder drallbehaftete Strömung im Eintrittsstutzen der Pumpe zur Folge. Die Anströmung weicht von der idealen ab und beeinflusst das Betriebsverhalten der Pumpe. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss einer gestörten Zuströmung auf das Betriebsverhalten von Kreiselpumpen systematisch untersucht. Die gestörte Zuströmung resultiert dabei aus einer, in der Praxis häufig installierter Kombination bestehend aus Krümmer und Absperrklappe in der Eintrittsleitung der Pumpe. Neben den experimentellen Untersuchungen, gaben numerische Strömungssimulationen weitere Aufschlüsse über den Einfluss einer solchen gestörten Zuströmung auf das Betriebsverhalten der Kreiselpumpen. Die gestörten Geschwindigkeitsprofile am Eintritt der Pumpe wurden mittels Laser Doppler Velocimetrie gemessen und dienten sowohl als Vergleich der numerischen Simulationen der Störung als auch als Eintrittsbedingung der Pumpensimulationen. Es wurden experimentelle und numerische Untersuchungen durchgeführt, welche dazu beigetragen haben, die physikalischen Zusammenhänge typischer Merkmale der gestörten Zuströmung und deren Auswirkungen auf das Betriebs- und Kavitationsverhalten von Kreiselpumpen zu verstehen. Dieses Verständnis soll in der Planungsphase einer neuen Anlage helfen den Einfluss des Anlagenbereichs pumpeneintrittsseitig bezüglich des Betriebsverhaltens der Pumpe richtig einzuschätzen. Im Fall schon bestehender Anlagen kann es helfen ein mögliches Fehlverhalten der Pumpe abzuschätzen.
| Typ des Eintrags: |
Dissertation
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| Erschienen: |
2006 |
| Autor(en): |
Roth Kliem, Miriam |
| Art des Eintrags: |
Erstveröffentlichung |
| Titel: |
Experimentelle und numerische Untersuchung zum Einfluss von Einbaubedingungen auf das Betriebs- und Kavitationsverhalten von Kreiselpumpen |
| Sprache: |
Deutsch |
| Referenten: |
Hellmann, Prof. Dr.- Dieter Heinz |
| Berater: |
Stoffel, Dr.-Ing. Bernd Prof. |
| Publikationsjahr: |
12 Oktober 2006 |
| Ort: |
Darmstadt |
| Verlag: |
Technische Universität |
| Kollation: |
VI, 128 S. : graph. Darst. |
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Datum der mündlichen Prüfung: |
4 Juli 2006 |
| URL / URN: |
urn:nbn:de:tuda-tuprints-7378 |
| Kurzbeschreibung (Abstract): |
Kreiselpumpen sind Hauptbestandteile in Wasserversorgungsanlagen und haben deshalb auch direkten Einfluss auf deren Betriebsqualität und -kosten. Normalerweise werden Pumpen nach ihren nominalen Betriebsdaten (Förderhöhen- und Wirkungsgradkennlinien sowie den im Zusammenhang mit Kavitation zulässigen Betriebsgrenzen) ausgewählt, wobei diese bei den Herstellern in bestimmten Versuchsanlagen gemessen werden. Die Einbaubedingungen dieser Prüffelder sind u.a. eine ausreichend lange gerade Saugleitung, die eine strömungsgünstige Zuströmung der Pumpe erzielt. In der Praxis sind in Wasserförderanlagen oft im Bereich der Saugleitung unmittelbar stromauf von der Pumpe wegen Raummangels Rohrkrümmer, Querschnittsübergänge, T-Stücke oder auch Armaturen vorgesehen. Dies hat eine ungleichförmige Geschwindigkeits- und Druckverteilung, teilweise auch eine wirbel- und/oder drallbehaftete Strömung im Eintrittsstutzen der Pumpe zur Folge. Die Anströmung weicht von der idealen ab und beeinflusst das Betriebsverhalten der Pumpe. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss einer gestörten Zuströmung auf das Betriebsverhalten von Kreiselpumpen systematisch untersucht. Die gestörte Zuströmung resultiert dabei aus einer, in der Praxis häufig installierter Kombination bestehend aus Krümmer und Absperrklappe in der Eintrittsleitung der Pumpe. Neben den experimentellen Untersuchungen, gaben numerische Strömungssimulationen weitere Aufschlüsse über den Einfluss einer solchen gestörten Zuströmung auf das Betriebsverhalten der Kreiselpumpen. Die gestörten Geschwindigkeitsprofile am Eintritt der Pumpe wurden mittels Laser Doppler Velocimetrie gemessen und dienten sowohl als Vergleich der numerischen Simulationen der Störung als auch als Eintrittsbedingung der Pumpensimulationen. Es wurden experimentelle und numerische Untersuchungen durchgeführt, welche dazu beigetragen haben, die physikalischen Zusammenhänge typischer Merkmale der gestörten Zuströmung und deren Auswirkungen auf das Betriebs- und Kavitationsverhalten von Kreiselpumpen zu verstehen. Dieses Verständnis soll in der Planungsphase einer neuen Anlage helfen den Einfluss des Anlagenbereichs pumpeneintrittsseitig bezüglich des Betriebsverhaltens der Pumpe richtig einzuschätzen. Im Fall schon bestehender Anlagen kann es helfen ein mögliches Fehlverhalten der Pumpe abzuschätzen. |
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Alternatives oder übersetztes Abstract: |
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Alternatives Abstract | Sprache |
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The influence of a disturbed inflow condition on a single-stage, single flow volute casing pump, as they are frequently found e.g. in water supply plants, is analyzed experimentally in a test bench and numerically using CDF simulation. The analyzed pump operates with water and has a specific speed (ns) of 42 (metric units), an outside impeller diameter (D2) of 188 mm and an operating speed (n) of 2300 rpm. The measurements where carried out in a closed loop test bench where the operating conditions and inlet piping can be varied. For the 3-D numerical simulation the commercial CFD code FLUENT 6.2 was used. Different coupling methods between fixed and rotating parts and some turbulence models were analyzed. For the comparison between experiment and simulation the characteristic operating and cavitation diagrams of the pump are shown. Also the calculated flow distribution directly upstream of the suction nozzle of the pump was compared with the velocity profile measured non-intrusively with laser Doppler Velocimetrie (LDV). The aim of the study is to determine the effects of a perturbed flow at the inlet of a pump on its performance and to analyze the causes of these effects using CFD. | Englisch |
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| Freie Schlagworte: |
Kreiselpumpen, gestörte Zuströmung, CFD Analyse, Kavitation, LDV, Fluidsystemtechnik (FST) |
| Schlagworte: |
| Einzelne Schlagworte | Sprache |
|---|
| centrifugal pumps, inflow conditions, CFD analysis, LDA | Englisch |
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| Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): |
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau |
| Fachbereich(e)/-gebiet(e): |
16 Fachbereich Maschinenbau |
| Hinterlegungsdatum: |
20 Nov 2008 08:22 |
| Letzte Änderung: |
22 Mai 2023 07:55 |
| PPN: |
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| Referenten: |
Hellmann, Prof. Dr.- Dieter Heinz |
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Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: |
4 Juli 2006 |
| Schlagworte: |
| Einzelne Schlagworte | Sprache |
|---|
| centrifugal pumps, inflow conditions, CFD analysis, LDA | Englisch |
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| Export: |
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