Improvement of dimensions and characteristics of the vortex chamber pump for coal-water medium delivering

Abstract

The vortex chamber pump combines the positive characteristics of the centrifugal pump and the jet pump, and its efficiency is much higher than that of the classical jet pump. This pump differs from the vortex injector by having the pump flow into the tangential outlet channel, which is not available in the vortex injector. The traditional bulk material pump in many aspects has certain shortcomings, these shortcomings limit its application scope and use effect, the traditional bulk material pumps mechanical parts and seals rapidly wear, resulting in short service life. Based on solving the Reynolds equations for water flow, the influence of the angle between the tangential channels of the pump on the energy characteristics is analyzed: an increase in the angle to 180° leads to a decrease in the relative efficiency by 30 %, the outlet pressure by 12 %, and the suction flow rate by 14 %. Thus, the design with a zero angle between the tangential active medium inlet and the tangential outlet channels is optimal in terms of energy-saving pumping performance. As the diameter of the vortex chamber increases, there is no significant trend in the efficiency of the pumped fluid be the vortex chamber pump. With the increase in the total supply pressure, the axial inlet flow rate increase is relatively slow, and the outlet flow rate increases in a parabolic trend. The wear of the pump vortex chamber wall depends on the mass flow rate of coal entering the vortex chamber. The larger the mass flow rate of the abrasive medium, the greater the erosion rate density and the mean volume fraction in the vortex chamber of the vortex chamber pump. The smaller the particle diameter of the coal, the larger the erosion rate density and mean volume fraction in the vortex chamber of the vortex chamber pump. Thus, an increase in particle size should be sought, which will result in less wear.

Вихорокамерний насос поєднує в собі позитивні характеристики відцентрового і струминного насосів, а його ефективність набагато вища, ніж у класичного струминного насоса. Цей насос відрізняється від вихрового ежектора тим, що потік подається в тангенціальний вихідний канал, який відсутній у вихровому інжекторі. Традиційний насос для сипучих матеріалів у багатьох аспектах має певні недоліки, ці недоліки обмежують сферу його застосування, механічні деталі та ущільнення традиційних насосів для сипучих матеріалів швидко зношуються, що призводить до короткого терміну служби. На основі розв'язання рівнянь Рейнольдса для потоку води проаналізовано вплив кута між тангенціальними каналами насоса на енергетичні характеристики: збільшення кута до 180° призводить до зменшення відносного ККД на 30 %, тиску на виході – на 12 %, а витрати всмоктування – на 14 %. Таким чином, конструкція з нульовим кутом між тангенціальним входом активного середовища і тангенціальним вихідним каналами є оптимальною з точки зору енергозберігаючих характеристик насоса. Зі збільшенням діаметра вихрової камери не спостерігається суттєвої тенденції до зниження ефективності перекачування рідини насосом. Зі збільшенням загального тиску подачі осьова витрата на вході збільшується відносно повільно, а витрата змішаного потоку на виході зростає за параболічним трендом. Знос стінки вихрової камери насоса залежить від масової витрати вугілля, що надходить у вихрову камеру. Чим більша масова витрата абразивного середовища, тим більша щільність швидкості ерозії і середня об'ємна частка твердого сипучого середовища у вихровій камері насоса. Чим менший діаметр частинок вугілля, тим більша щільність швидкості ерозії і середня об'ємна частка у вихровій камері насоса. Таким чином, слід прагнути до збільшення розміру частинок, що призведе до меншого зносу.