Movable blade systems of low specific speed centrifugal pumps

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

One of the most common types of pumping units used in industry are centrifugal pumps. In turn, there is a classification of centrifugal pumps according to design features. So-called low specific speed pumps are designed for low flow and high pressure. This type of pump is widely used in the chemical and oil industries due to its operating conditions, which involve overcoming the resistance of long technological pipelines. At the same time, low specific speed centrifugal pumps have low energy efficiency due to extensive vortex formation the moving fluid inside the flow area. In order to increase the energy efficiency of low specific speed pumps, a new approach to the design of the main operational entity of the centrifugal pumps. The identity of the approach lies in the use of a movable blade system in low specific speed centrifugal impellers. The geometry of their meridian projection, peculiar only to low specific speed impellers, has been adapted to the possibility of rotating each separate blade relative to its axis of rotation. The mobility of the blades will allow to influence the hydrodynamics not only in the impeller by changing the width of the inter-blade channel and the blade angles at the blades at the inlet and outlet, but also, as a result, in the volute, which will lead to greater coherence of their flow modes. Numerical calculations showed that the proposed approach is able to change the work characteristics of a centrifugal pump by reducing its power consumption over the entire operating range, which can be considered as an increase in the energy efficiency of the pumping unit.

About the authors

Konstantin Evgeneevich Denisov

National Research University «Moscow Power Engineering Institute»

Author for correspondence.
Email: denisovky@mpei.ru
ORCID iD: 0000-0002-4281-354X
SPIN-code: 5452-2951
Scopus Author ID: 57195963101

Graduate Student, Junior Researcher of the Fluid Mechanics and Hydraulic Machines Department

Russian Federation, Moscow

Aleksandr Konstantinovich Liamasov

National Research University «Moscow Power Engineering Institute»

Email: a-lyamasov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4966-0520
SPIN-code: 3061-4808
Scopus Author ID: 57226005873

Graduate Student, Junior Researcher of the Fluid Mechanics and Hydraulic Machines Department, National Research University «Moscow Power Engineering Institute»

Russian Federation, Moscow

References

  1. Gradilenko N., Lomakin V. Overview of methods for optimizing the flow of the centrifugal pump. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 963. P. 012016. doi: 10.1088/1757-899X/963/1/012016. (In Engl.).
  2. Shishkina A. S., Shishkin G. D., Lomakin V. O. Optimizaciya protochnoj chasti centrobezhnogo nasosa s lopatochnym napravlyayushchim apparatom iz usloviya minimizacii gidrodinamicheskih istochnikov shuma [Оptimization of the flow part of a centrifugal pump with a vane guide device from the condition of minimization of hydrodynamic noise sources]. Gidravlika. Hydraulics. 2020. No. 9. P. 57–68. EDN: LIHMOG. (In Russ.).
  3. Miheev K. G., Veselov A. A. Issledovanie vozmozhnosti uluchsheniya vibroakkusticheskih harakteristik nasosa putyom optimizacii protochnoj chasti rabochego kolesa [Investigation of the possibility of improving the vibroacoustic characteristics of the pump by optimizing the flow part of the impeller]. Innovacii i investicii. Innovation & Investment. 2021. No. 6. P. 125–129. EDN: ZZVDMM. (In Russ.).
  4. Svoboda D. G., Ivanov E. A., Zharkovskij A. A., Shutsky S. Y. Optimizaciya protochnoj chasti osevogo nasosa s ispol'zovaniem poverhnosti otklika [Optimization of the flow part of an axial pump using the response surface]. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Mashinostroenie. BMSTU Journal of Mechanical Engineering. 2022. No. 8 (749). P. 74–83. doi: 10.18698/0536-1044-2022-8-74-83. EDN: IIUJUA. (In Russ.).
  5. Svoboda D. G., Ivanov E. A., Zharkovskij A. A., Shutsky S. Y. Optimizaciya protochnoj chasti osevogo nasosa s ispol'zovaniem pryamyh metodov [Optimization of the axial pump flow section using the direct methods]. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Mashinostroenie. BMSTU Journal of Mechanical Engineering. 2022. No. 12 (753). P. 116–123. doi: 10.18698/0536-1044-2022-12-116-123. EDN: LGLYSX. (In Russ.).
  6. Toshmamatov N. T. Dvuhetapnaya optimizaciya dlya protochnoj chasti nasosa nizkoj bystrohodnosti [Two-stage optimization for low rate pump flow]. Ekonomika i socium. Economy and Society. 2021. No. 12-2(91). P. 615–619. EDN: FJJMNI. (In Russ.).
  7. Danilov D. A., Zajceva A. A., Lomakin V. O. Ispol'zovanie metodov optimizacii dlya polucheniya trebuemoj formy harakteristiki centrobezhnogo nasosa [Application of optimization methods to obtain the required characteristic form of a centrifugal pump]. Gidravlika. Hydraulics. 2021. No. 12. P. 55–63. EDN: STJVTM. (In Russ.).
  8. Valyukhov S., Galdin D., Korotov V., Rusin V., Shablovskiy A. Profile optimization of the impeller blade of a low-speed centrifugal pump using surrogate modeling. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 779. P. 012023. doi: 10.1088/1757-899X/779/1/012023. (In Engl.).
  9. Gan X., Pei Ji, Wang W. [et al.]. Application of a modified MOPSO algorithm and multi-layer artificial neural network in centrifugal pump optimization. Engineering Optimization. 2022. Vol. 55. P. 1–19. doi: 10.1080/0305215X.2021.2015585. EDN: ICZLAY. (In Engl.).
  10. Liu X., Chen R. Numerical simulation of flow characteristics in low-speed centrifugal pumps. International Journal of Fluid Machinery. 2024. Vol. 45. P. 213–220. doi: 10.1038/s41598-024-62831-4. (In Engl.).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».