طراحی توربین پلتون مورد استفاده در پمپ‌ سانتریفیوژ سیستم RO جهت بازیافت انرژی

Abstract

در این مقاله، با استفاده از روابط تحلیلی و شبیه سازی عددی، محاسبات طراحی مربوط به نازل شیر تنظیم جریان و پروانه توربین پلتون انجام شده است. این توربین بر روی یک پمپ سانتریفیوژ طبقاتی جهت تامین بخشی از توان ورودی در سیستم تولید آب شیرین به روش اسمز معکوس (RO) استفاده شده است. بدین منظور ابتدا با استفاده از روابط توربوماشین‌ها، محاسبات ابعادی پره توربین جهت سنکرون کردن آن با پمپ انجام شد. سپس نازل شیر تنظیم بصورت سه بعدی مدلسازی و با استفاده از نرم افزار ANSYS CFX برای قطرهای خروجی مختلف، تحلیل شد. برای بدست آمدن نقطه کار کل سیستم، از تلاقی منحنی عملکرد پمپ، توربین، و منحنی شیر تنظیم نازل، استفاده شد. برای اعتبار سنجی نتایج، پروانه توربین و شیر تنظیم در ابعاد اصلی از جنس فولاد آلیاژی داپلکس ساخته و برروی پمپ نصب شدند. نتایج حاصل از تست که در محل نصب سیستم تصفیه آب شیرین انجام شد، انطباق بسیار خوبی با داده های عددی و تحلیلی نشان می‌دهد. اندازه‌گیری‌ها نشان داد سنکرون شدن توربین در نقطه کاری پمپ، بیش از 26درصد باعث کاهش برق مصرفی شده است. به دلیل روابط تشابه، نتایج بدست آمده را می‌توان برای دورهای دیگر پمپ نیز تعمیم داد.