High Tech инструменты для Greener насосов и насосных систем
Зеленый продукт означает разные вещи для разных людей. Для некоторых, зеленый продукт альтернативно питания, такие, как некоторые из недавно представила на солнечных батареях и насосов. Для других, зеленый относится к продукции из экологически чистых материалов. В этой статье, зеленый означает, что насос или насосная система, которая использует меньше энергии и снижает расход материалов в его конструкции.
Насосы часто считают второй наиболее распространенной машиной в мире после электродвигателя. Миллиарды работает в мире, в результате чего питьевая вода, утилизация отходов и работают в автомобилях, автобусах, самолетах, на электростанциях, технологических установок, систем охлаждения и т.д. С учетом всех этих насосов, работающих в мире, даже относительно небольшое увеличение Эффективность может привести к огромным сокращением потребления энергии.
Энергия сокращение насосов и насосных систем может исходить от нескольких областях. Большинство специалистов насоса согласен, что самые большие потенциальные возможности сокращения энергии лежат в надлежащее применение и управления насосами по отношению к системе спрос. Проще говоря, это означает, правильном подборе и контроль правильного насоса для приложения. Многие конечные пользователи, вероятно, считают, что их насосы работают близко к их лучшей эффективности. В относительно известного исследования "Экспертные системы для диагностики и производительность центробежных насосов", финский технический исследовательский центр ( www.vtt.fi ) обнаружили, что средний насос работает менее чем на 40 процентов эффективности в этой области, и 10 процентов Насосы работают на менее чем 10 процентов эффективности. Решение многих из этих проблем эффективности не выбрать новый, более высокий КПД насоса и двигателя, но анализ насосной системы для того, чтобы насос соответствующего размера для данного приложения.
Несколько бесплатных онлайн-инструменты расчета системы позволяют даже начинающему пользователю для ввода компонентов своей системы с размерами трубы и создания системы кривая ожидаемых потерь от насоса системы. Одним из таких инструментов, насос-Flo от Engineered Software, позволяет пользователю разработать систему кривой, а затем выбрать из 85 различных производителей, чтобы найти насос, который соответствует требованиям.
А насос производителей? Если большая часть потенциальной экономии энергии лежит правильное применение насоса, это остается места для усовершенствования своих продуктов с точки зрения производителя? Я обычно найти клиентов с большим количеством неэффективных насосов в своих портфелях. Эти насосы значительно ниже эффективности конкурентной насосов на рынке. Современные гидравлические инструменты дизайна помогут конструкторам создавать и анализировать насосы, которые могут конкурировать на мировом рынке с более высоким КПД, снижение Net гидравлическим напором обязательно (NPSHR) и надежность.
Современные механические средства проектирования позволяют рассчитать уровень стресса в сложных форм и позволяют дизайнеру, чтобы удалить лишний металл в нижних отделах стресс, сохраняя при этом необходимую прочность конструкции в других странах. Это приводит к снижению расхода материала, легкие компоненты и менее дорогого стоит компонентов. Благодаря сочетанию этих двух инициатив, многие компании насос может использовать эти новые инструменты, чтобы снизить затраты, обеспечивая при этом зеленые, более конкурентоспособный продукт.
Моделирование рабочего колеса Рабочее колесо является единственным элементом в насос, который добавляет энергии к жидкости. Максимальное количество энергии, передаваемой в жидкости является наиболее важным шагом в повышении производительности насоса и его эффективность. Традиционно дизайнеры манипулировать входе и выходе ширину и радиус для достижения разумной скорости и угла лопасти на входе и выходе каждого насоса компонента. Как только на входе и выходе углы были определены форма лопаток в период между часто больше зависит от искусства, чем науки. Некоторые дизайнеры использовали линейное изменение угла от входа до выхода, другие формы лопасти на основе логарифмической спирали. Хотя эти методы производства многих хороших насосы с высокой производительностью и высокой эффективностью, в слишком многих других результатов лабораторных исследований часто не оправдали ожиданий. Такая конструкция техника опирается на чувство дизайнера и опыта. Если дизайнер был слишком агрессивным с изменением угла, рабочее колесо будет в конечном итоге с короткими лопастями, которые часто не способны руководить жидкости или придания необходимого количества энергии. Менее агрессивными дизайнер может изменить угол лопасти по более низкой ставке, в результате долгого прохождения лопасти, что увеличение трения и снижения производительности и эффективности.
С помощью новых инструментов разработки, доступных сегодня, мы не должны слепо споткнуться в процессе разработки, чтобы определить правильный профиль лезвия насоса. Способность видеть в коридорах лопасть вращающегося колеса и предсказывать пути, скорости и давления в жидкости, движущейся через них предоставляет огромные возможности для улучшения качества продукции. Взгляд в лопасти проходов можно сделать с помощью пары методов. Первый заключается в использовании расчетов тока кривизны для прогнозирования свойств потока по дискретной тока через насос. Использование нескольких упрощает проход по всему, дизайнер может оценить скорости вдоль лопасти поверхности в нескольких местах и производить точный профиль реологические свойства. Это обеспечивает обратную связь на лезвие нагрузки, углы лезвия заболеваемости и области возможного срыв или разделения. Самое приятное то, что обратная связь почти мгновенно, как правило, меньше, чем несколько секунд, расчет времени, позволяя дизайнерам попробовать несколько настроек для улучшения лезвие нагрузки, частоты и общей производительности этапе за короткий промежуток времени.
Когда сцена кажется вкусу дизайнера, следующим шагом является запуск через этап вычислительной Fluid Dynamic (CFD) анализа. Поскольку мы не можем безоговорочно решить на пути потока в виде непрерывной области, этот метод нарушает проход вниз, в сетку мелких блоков, что компьютер может решать многократно. По решению всех потока уравнения в каждом узле точки, мы получим подробную прогнозирования скоростей, давлений и температур в каждом блоке. Это позволяет дизайнеру для проверки производительности предсказано Первоначальный проект meanline или, возможно, показывают области, которые могут быть улучшены до другой перспективе CFD.
CFD проявляется во многих формах. Некоторые коды общего назначения и используют случайные, неструктурированных сетках. Эти сетки обычно используют размер возможность для создания сетки вокруг него, поэтому коротких линий создают высокую плотность сетки, часто в областях, которые важны для фактического потока жидкости. Эти инструменты общего назначения работают хорошо для стационарных элементов насоса, но часто борьба за дело с интерфейсом между подвижными и неподвижными частями. Они также часто требуют всего насоса быть смоделированы, в результате огромных размеров сетки, которые принимают значительное количество времени для выполнения. Некоторые коды имеют модули созданы специально для турбомашин анализ, и большинство из них используют структурированные сетки, что позволяет разработчику решать только одно лезвие прохождения насоса. Это значительно сокращает число элементов, необходимых для модели, так еще элементы могут быть помещены в областях, представляющих интерес, и запустить раз намного короче. Результаты часто более точным.
За рабочим колесом, CFD может быть использована для резкого улучшения в стационарных проходы в насосе. Комплекс входы для насосов, как вертикальные линии или двойного всасывания горизонтальных насосов случае раскола чрезвычайно трудно спроектировать без существенных тестирования или использования CFD. Многие из этих проектов искажают поток в крыльчатку так много, что они вызывают большие надежность и эффективность проблем, особенно в нештатных рабочих точек. На одного клиента дизайн несколько лет назад, мы переработали входе вертикального насоса встроенные и улучшить общую эффективность на 12 процентов. Та же логика применима и к напорной стороне насоса. Недавно я изменил угол спирального язык и радиусы изгиба выхода на вершине центральной конструкция насоса разряда и повысило эффективность устройства на 3 процента.
С механической части конструкции, некоторые из этих пакетов конструкции насоса есть инструменты, чтобы помочь дизайнеру оценить силу и rotordynamic свойств сцены. Такие инструменты, как анализ конечных элементов (FEA) открыли новый мир, в структурном анализе. Эти инструменты позволяют быстро определить уровень стресса, теплового расширения и собственные частоты детали насоса и всей сцены.
Некоторые из топ-оф-лайн пакеты имеют механические инструменты анализа встроены в программное обеспечение. Такие инструменты, как участки Кэмпбелл, Гудман диаграммами и предварительной обработки ВЭД инструменты позволяют дизайнеру сначала посмотреть на стресс насоса уровней и вибрационные режимы без времени и средств ведения полный 3-D анализа методом конечных элементов на сцене. Эти средства, как инструмента тока кривизны для гидравлических развития, позволяют разработчику быстро попытаться проанализировать различные варианты дизайна до стадии передается полный 3-D FEA, которая может занять больше времени. Дополнительные инструменты, такие как ВЭД предварительной обработки и предварительной также ускорить создание СЭЗ модели. Возможность автоматического сопоставления CFD-предсказали силы давления на поверхности насоса может сэкономить часы времени в развивающихся распределения давления в ВЭД программного обеспечения. Возможность добавлять новые функции, такие как филе и баланс отверстий в то же время в дизайне упаковки также ускоряет развитие твердотельных моделей, а также модели FEA время настройки. Используя комбинацию инструментов, упомянутых выше, автор сократил материал весом в несколько конструкций насосов на 305, что позволяет значительному сокращению использования материалов и общую стоимость продукта.
Эти современные инструменты анализа дать насос и система дизайнерам возможность значительно повысить эффективность своих насосов и выполнение общих систем. Даже небольшое увеличение общей эффективности работы этих подразделений будет означать резкое сокращение потребления энергии и затрат на перекачку ниже для конечного пользователя.
