https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/12817
Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Título: | Simulação numérica para avaliação do desempenho de uma bomba centrífuga industrial operando com aletas-guia na tubulação de sucção |
Autor(es): | Castro, Renato Schafer de |
Primeiro Orientador: | Bohorquez, Washington Orlando Irrazabal |
Membro da banca: | Marcomini, Raphael Fortes |
Membro da banca: | Benito, Yipsy Roque |
Resumo: | Estudos comprovam que a introdução de aletas-guia na tubulação de sucção de bombas centrífugas é um método de melhorar seu rendimento, devido ao direcionamento do escoamento do fluido na entrada do rotor. O objetivo das aletas é reduzir as perdas por incidência no bordo de ataque das pás do rotor., principalmente nas condições que divergem da nominal. A proposta deste trabalho é simular numericamente o escoamento do fluido através do rotor de um bomba centrífuga, a fim de determinar o ganho energético quando são utilizadas aletas-guia na tubulação de sucção, avaliando a potência de eixo, a altura de carga, a potência hidráulica e a eficiência. Um estudo de dinâmica dos fluidos computacional em turbomáquinas hidráulicas, com ênfase em bombas centrífugas, foi elaborado, apresentando os fundamentos da mecânica dos fluidos necessários, as técnicas de modelagem do escoamento turbulento, formas de geração da malha computacional, os métodos numéricos para a discretização das equações governantes, os modelos de interface a importância das condições de contorno trabalhadas. As simulações tiveram como base um estudo experimental de uma bomba centrífuga utilizada na indústria automobilística para determinar as condições de contorno para o estudo CFD. Os resultados numéricos se mostraram compatíveis com os dados experimentais, validando o modelo desenvolvido. Foi possível avaliar o desempenho hidráulico da bomba sem e com a utilização das aletas-guia. A configuração que apresentou melhor desempenho foi com a utilização do dispositivo IGV, a qual obteve maior transferência de energia ao fluido, apresentando ganho em eficiência de 2%. Foi observado que a probabilidade de ocorrência da cavitação foi reduzida com a introdução das aletas. Foi considera economicamente viável a proposta, frente à eficiência energética obtida. As discussões dos resultados levaram à determinação das limitações do estudo e recomendações para futuros projetos. |
Abstract: | Studies show that the introduction of guide vanes in the inlet pipe of centrifugal pumps is a method of improving its performance, due to the pre-whirl regulation technique of fluid flow at the impeller inlet. The purpose of the vanes is to reduce the incidence loss at the leading edge of the blades, especially at off-conditions. The purpose of this work is to numerically simulate the fluid flow through the pump impeller, in order to determine the energy gain when inlet guide vanes are used, evaluating the shaft power, the head, the hydraulic power and the efficiency. A study of computational fluid dynamics in hydraulic turbo-machinery, with an emphasis on centrifugal pumps, was elaborated, presenting the fundamentals of fluid mechanics, the turbulent flow modeling techniques, ways of computational mesh generation, the numerical methods for the governing equations discretization, the interface models and the importance of the boundary conditions used. The simulations were based on a experimental study of a centrifugal pump used in the automobile industry to determine the boundary conditions for the CFD study. The numerical results showed good agreement with the experimental data, which validated the developed model. It was possible to evaluate the hydraulic performance of the pump with and without the vanes. The configuration the showed the best performance was the one with the IGV device, which obtained greater energy transfer to the fluid. It was seen that the probability of cavitation occurrence was reduced with the vanes usage. The proposal was considered economically viable, given the energy efficiency gained. The results discussion led to the determination of the study limitations and future projects recommendations. |
Palavras-chave: | Bomba centrífuga Aletas-guia Desempenho Simulação numérica Centrifugal pump Inlet guide vanes Performance Numerical simulation |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
Sigla da Instituição: | UFJF |
Departamento: | Faculdade de Engenharia |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto Attribution 3.0 Brazil |
Licenças Creative Commons: | http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/ |
URI: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/12817 |
Data do documento: | 27-Nov-2020 |
Aparece nas coleções: | Engenharia Mecânica - TCC Graduação |
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