Σχεδιασμός, υπολογιστική ανάλυση και διαστασιολόγηση πολυβάθμιας φυγοκεντρικής αντλίας οργανικού ρευστού

Σαρακατσάνης, Χρήστος; Sarakatsanis, Christos

dc.contributor.author	Σαρακατσάνης, Χρήστος	el
dc.contributor.author	Sarakatsanis, Christos	en
dc.date.accessioned	2017-02-20T11:03:02Z
dc.date.available	2017-02-20T11:03:02Z
dc.date.issued	2017-02-20
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44389
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13908
dc.rights	Default License
dc.subject	Πολυβάθμια φυγοκεντρική αντλία	el
dc.subject	Οργανικό ρευστό	el
dc.subject	Υπολογιστική ρευστοδυναμική	el
dc.subject	Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων	el
dc.subject	Multistage centrifugal pump	en
dc.subject	Organic fluid	en
dc.subject	CFD	en
dc.subject	FEM	en
dc.title	Σχεδιασμός, υπολογιστική ανάλυση και διαστασιολόγηση πολυβάθμιας φυγοκεντρικής αντλίας οργανικού ρευστού	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Υδροδυναμικές μηχανές	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-11-15
heal.abstract	Η παρούσα εργασία πραγματεύεται τη σχεδίαση και την υπολογιστική μελέτη μιας πολυβάθμιας φυγοκεντρικής αντλίας, η οποία χρησιμοποιείται σε θερμοδυναμικό κύκλο με διακινούμενο ψυκτικό ρευστό ΗFC-245fa. Αντικειμενικός σκοπός της εργασίας ήταν να προταθεί η σχεδίαση από την αρχή μιας ολοκληρωμένης διάταξης πολυβάθμιας φυγοκεντρικής αντλίας που θα λειτουργεί σε ένα δοσμένο σημείο λειτουργίας με ένα ικανοποιητικό υδραυλικό βαθμό απόδοσης. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγή στις βασικές αρχές λειτουργίας μιας φυγοκεντρικής αντλίας καθώς και στις παραμέτρους που χαρακτηρίζουν την απόδοση μιας αντλίας. Επίσης γίνεται μια σύντομη αναφορά στα βασικά χαρακτηριστικά μια πολυβάθμιας φυγοκεντρικής αντλίας και στους τύπους πολυβάθμιων αντλιών που χρησιμοποιούνται στις περισσότερες εφαρμογές. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται εκτενής αναφορά στις μαθηματικές σχέσεις που διέπουν τη ροή διαμέσου των υδραυλικών εξαρτημάτων της αντλίας, όπως μοντελοποιήθηκαν στο Fluent του λογισμικού Ansys. Eπίσης παρουσιάζονται οι βασικές μαθηματικές σχέσεις που χαρακτηρίζουν τη μηχανική καταπόνηση των υλικών της αντλίας, με σκοπό την καλύτερη κατανόηση της μεθόδου FSI ( Fluid Structure Interaction) έτσι όπως υλοποιήθηκε μέσω της συνεργασίας του Fluent και του Μechanical του λογισμικού Ansys. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η μεθολογία για την κατασκευή της πτερωτής, του τμήματος καθοδήγησης της ροής και του κελύφους και η σχεδίαση τους μέσω του λογισμικού Solidworks. Στη συνέχεια υλοποιείται η υπολογιστική προσομοίωση της ροής μέσω του λογισμικού Fluent παρουσιάζονται τα αποτελέσματα και εξάγονται τελικά τα συμπεράσματα για την υδροδυναμική συμπεριφορά της αντλίας. Στο τέταρτο κεφάλαιο λαμβάνεται υπόψη η αλληλεπίδραση της ροής του ρευστού και η κατανομή των πιέσων στο στερεό τοίχωμα της πτερωτής και του κελύφους προκειμένου να μελετηθεί η μηχανική τους καταπόνηση. Γίνεται λοιπόν υλοποίηση της μεθόδου FSI ( ‘one-way’ ) μέσω του Fluent και του Mechanical και στη συνέχεια παρουσιάζονται τα αποτελέσματα για την ισοδύναμη τάση (Von Misses) και την ολική παραμόρφωση στο τοίχωμα της στρεφόμενης πτερωτής και του ακίνητου κελύφους . Στο πέμπτο κεφάλαιο, τέλος, κλείνουμε με τη διαστασιολόγηση του άξονα, της έδρασης, των στυπίων και την επιλογή των υπολοίπων εξαρτημάτων, τα οποία απαρτίζουν και εξασφαλίζουν την ασφαλή και σωστή λειτουργία της πολυβάθμιας αντλίας. Στο τέλος της εργασίας υπάρχει παράρτημα με τα κατασκευαστικά σχέδια των υδροδυναμικών εξαρτημάτων που σχεδιάστηκαν καθώς και των τυποποιημένων στοιχείων μηχανών που επιλέχθηκαν για τη συναρμολόγηση της αντλίας.	el
heal.abstract	This diploma thesis discusses the design and computational study of a multistage centrifugal pump, which is used in thermodynamic cycle with refrigerant HFC 245-a. The objective of this study was to propose the design of an integrated multistage centrifugal pump which operates at a given operating point with a sufficient hydraulic efficiency. The first chapter is an introduction to the core of a centrifugal pump operating principles and the parameters that characterize the performance of a pump. Also we made a brief reference to the basic features a multistage centrifugal pump types and multistage pumps used in most applications. The second chapter is an extensive reference to the mathematical relationships governing the flow through the hydraulic components of the pump, as modeled in the Ansys Fluent software. Also a brief reference is made to the mathematical background related to mechanical stress of the pump materials, as a result of the developed flow field (FSI). In the third chapter the methodology for the construction of the impeller, the flow guide part and the shell and their design through Solidworks software are presented. Then the computational simulation of flow is implemented via the Fluent software, and the flow characteristics and hydrodynamic behavior of the pump is determined. The fourth chapter takes into account the interaction of the fluid flow and the distribution of pressures in the solid wall of the impeller and the shell in order to study their mechanical stress. Τhe one-way FSI method is implemented by combining Fluent and Mechanical, and equivalent stress (Von Misses) and the total deflection in the wall of the rotating impeller and the stationary housing are determined. In the fifth chapter, finally, we close with the sizing of the shaft, the bearing, the mechanical seal and the choice of the other components that make up and ensure the safe and correct operation of the multistage pump. At the end of the work there is an annex containing the drawings of hydrodynamic components and the designed and standardized machine elements selected for the pump assembly.	en
heal.advisorName	Παπαντώνης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Παπαντώνης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Αναγνωστόπουλος, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Τσαγγάρης, Σωκράτης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ρευστών. Εργαστήριο Υδροδυναμικών Μηχανών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	113 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true