Flow Simulation ile Pompa Verimi Hesaplama

Yazar

1 Aralık 2023

784

Flow Simulation ile pompa, fan gibi modeller, dönel alan tanımlaması yapılarak analiz edilebilmektedir. Böylelikle ilgili sistemlerin tork, güç, verim vb. hesaplamaları gerçekleştirilebilmektedir. Bu içeriğimizde örnek bir pompa modeli üzerinden akış analiz çalışması gerçekleştirilmiştir.

POMPA MODELİ

Bu çalışmada yer alacak pompa modeli aşağıdaki gibidir;

Pompa modelinin patlama görünümü oluşturularak detaylı anlatımı yapılmıştır.

1-) Pervane modeli ( Kanat )

2-) Pervane yüzeyine yakın bir noktadan basınç değeri okumak için bu parça modele eklenmiştir. Bu yüzden bu parça analiz dışında bırakılmıştır. Bu işlemin nasıl yapıldığını ayrıca inceleyeceğiz.

3-) 3 ve 5 numaralı parçalar Flow Simulation’da akış hacminin oluşturulmasını sağlamak amacıyla kapatılmıştır. Kapak olarak adlandırılan bu parçalardan analiz ile ilgili bilgiler edinebilmektedir.

4-) Stator

Pompanın Bileşenlerinin Patlatılmış Görünümü

POMPA MODELİ SINIR KOŞULLARI

Analiz programında pompa modeli için tanımlayacağımız ve analiz sonucu hesaplayacağımız parametreler aşağıdaki tabloda belirtilmiştir.

Giriş Hacim Akışı	0.4 m³/s
Çıkış Basıncı	Çevre Basıncı (ortam)
Pompa	3000 RPM (314rad/s)
Giriş Basıncı	Analiz sonucu hesaplanacaktır.
Pervane Tork Değeri	Analiz sonucu hesaplanacaktır.
Basınç Farkı	Analiz sonucu hesaplanacaktır.
Pompa Verimi	Analiz sonucu hesaplanacaktır.

AKIŞ PROGRAMINDA ANALİZ HAZIRLIĞI AŞAMALARI

Proje adımızı Pompa Analizi yaparak başlıyoruz.

Analiz tipini, iç akış olacak şekilde seçiyoruz.

Rotasyon tipi Global Dönen olarak seçilmiştir. Referans ekseni seçimi, modelin koordinat eksenini baz alacak şekilde yapılmıştır. Modelde kanat dönüş ekseni Z ekseni olduğu için bu eksenin seçimi yapılmıştır. Motor devri 3000 RPM , Açısal hız değeri 314 rad/sn olacak şekilde girişi gerçekleştirilmiştir.

Rotasyon ve Analiz Tip Seçimlerinin Yapılması

Proje içerisinde kullanacak akışkan Hava olarak seçilmiştir.

SINIR KOŞULLARININ TANIMLANMASI

Pompa modelinin girişinden 0.4 m³/s hacimsel debi verilmiştir.

Pompa modelinde iç akış oluşması için modelin kapattığımız yüzeyine Çevresel Basınç tanımı yapılmıştır.

Analiz kurulumunda 3000 RPM’lik bir dönme tanımlamıştık. Analiz senaryosunda yer alan tüm katı ve sıvı bileşenlere bir rotasyon uygulanacaktır. Pompa gövdesinin sabit kalması için kanat modelinin dışında yer alan Cover adlı parçanın tamamı seçilip Gerçek Cidar tanımı yapılmıştır. Bu şekilde pompa gövdesi sabit hale getirilmiştir.

Pompa Gövdesinin Seçilerek Gerçek Cidar Tanımının Yapılması

Analiz sonuçlarında pervane bitiminde oluşan basınç değerlerini okumak için modellediğimiz parçanın analizden dışlanması gerekmektedir. Bu işlem için girdi verilerine sağ tıklayarak Bileşen Kontrolü‘nü tıklayınız.

Bileşen kontrolü penceresinden analizden çıkaracağımız parçanın tikini kaldırmamız yeterli olacaktır. Bu şekilde bu parça analiz çözdürme esnasında analize dahil olmayacaktır.

Bileşen Kontrolü Sekmesinden Parça Çıkarma İşlemi

İÇ AKIŞ KONTROLÜ

Sınır koşullarından sonra modelin içinde akışkan hacminin oluşup oluşmadığını kontrol etmemiz gerekiyor. Eğer akışkan iç hacmi oluşmuyorsa modelde açık bölge kontrolü yapılmalıdır. İlgili kontrol Geometri Denetle komutu ile gerçekleştirilebilmektedir.

Geometri Denetle aracına Flow Simulation sekmesinden ulaşabilirsiniz.

HEDEFLERİN TANIMLANMASI

Pompa girişindeki yüzeyi seçerek Giriş Basınç değerinin hesaplanmasını sağlayacağız.

Bu analiz projemizde değer okumak için modele eklediğimiz parçanın yüzeyini seçerek pervane çıkışında meydana gelen basınç değeri hedef olarak tanımlanmıştır. Bu değeri Çıkış Basınç değeri olarak adlandırabiliriz.

Pervane Bölgesinin Yakınında Meydana Gelen Basınç Değeri

Pompada meydana gelen basınç değişimini hesaplamak için Flow Simulation’da hedefler içinde yer alan denklemler özelliği kullanılmıştır. Çıkış basıncından giriş basıncı çıkarılarak Basınç Değişimi hedef olarak tanımlanmıştır.

Basınç Değerinin Hedef Olarak Tanımlanması

Pervane yüzeyinde meydana Tork Z değeri hedef olarak tanımlanmıştır. Pervane modeli seçilerek Z ekseni yönünde oluşan tork değeri hesaplatılacaktır.

Z Ekseni Yönünde Pervanede Oluşan Tork Değerinin Hedef Olarak Tanımlanması

Giriş Hacimsel ve Çıkış Hacimsel debilerin hedef olarak tanımlama işlemi yapılmıştır.

Giriş Hacimsel Debinin Hedef Olarak Tanımlanması

Çıkış Hacimsel Debinin Hedef Olarak Tanımlanması

POMPA VERİMİNİN HESAPLANMASI

Analiz çalışması çözdürülüp hedef parametrelerine ulaşıldıktan sonra verim hesabı yapılacaktır. Pompa verimliliği, hava gücünün pervaneye iletilen güce bölünmesiyle tanımlanır. Simülasyonumuzdaki pompanın genel verimliliğini bu koşula göre hesaplayacağız.

HAVA GÜCÜ HESABI

Aşağıda belirtilen formül yardımıyla hava gücünün hesabını gerçekleştireceğiz.

Hava Gücü(Watt) : Basınç farkı x Hacimsel Debi (Giriş)

Bu formülde belirtilen basınç farkını analiz hazırlık aşamasında Basınç Değişimi hedefi olarak eklemiştik. Analiz sonucunda hedef grafiklerinden basınç değişimini seçerek sonucu gözlemleyeceğiz.

Basınç Değişiminin Hedef Grafiklerinden Seçilmesi

Analiz sonucuna göre basınç değişimi 1896,67 Pa‘dır.

Analiz projesinde giriş debisini 0.4 m³/s olarak tanımlamıştık.

Hava Gücü: Basınç farkı x Hacimsel Debi (Giriş)

Hava Gücü : 1896,67 Pa x 0.4 m³/s

Hava Gücü : 758,67Watt

PERVANEYE İLETİLEN GÜÇ

Havayı pompalamak için motordan gereken güç girişi aşağıdaki hesaplamayla belirlenir:
Güç(Watt) : Tork(Nm) × Açısal Hız (radyan/saniye)

Formülde yer alan Tork değerini analiz hedeflerinde tanımlamıştık. Analiz sonuçlarında hesaplanan, pervaneye etki eden tork değeri aşağıdaki gibidir;