Virtauslaskennankäyttö keskipakopumpun eroosiokulumisen mallintamisessa

Abstract

Diplomityössä kehitetään malli tiheän kaksifaasivirtauksen aiheuttaman eroosiokulumi-sen mallintamiseksi, ratkaistaan virtauskenttä kahdessa erilaisessa keskipakopumpussa, sovelletaan kehitettyä mallia, sekävertaillaan mallin antamia tuloksia käytännön kokeissa saavutettuihin tuloksiin. Työssä on erityisenä mielenkiinnon kohteena savukaasupesurin pumppu. Työn alkuosa sisältää tarkemman kuvauksen savukaasupesurin toi-minnasta.

Numeerinen ratkaisu ja laskentahilan generointi suoritetaan ANSYS CFX- ja Turbo-Grid-ohjelmistoilla. Laskennassa virtauksen Navier-Stokesin yhtälöt on aikakeskiarvo-tettu ja ratkaistu käyttäen kontrollitilavuusmenetelmää. Tiheiden kaksifaasivirtausten eroosiokulumista on mallinnettu tekijän kehittämällä mallilla, jonka käytännön toteutus-ta ei kuitenkaan saateta julkiseksi, koodin kehittämisessä käytetty teoria on kuitenkin esitetty työssä.

Työn piirissä tehtiin myös kulumiskokeita Sulzer Pumps Finlandin Karhulan tehtailla, sekä vertailtiin simuloinnin tuloksia aikaisemmissa kokeissa saavutettuihin. Koejärjestelyt kuvataan työssä.

In this Master's thesis, a numerical model of erosion for dense two phase flow is developed and used to solve the erosion wear of two different centrifugal pumps. The results of simulations are then compared to experimental results. Especial attention is paid topumps used in flue gas desulphurization process. The principle of flue gas desulphuriza-tion process is discussed at the beginning of the Master's thesis.

The numerical solution is obtained using ANSYS CFX and ANSYSTurboGrid is used for the Grid generation. The Navier-Stokes equations are solved in time averaged form and using control volume method. The erosion wear caused by dense two phase flow is modelled using a code developed by the author. Thecode itself isn't published, but the theory behind it is presented.

Some experiments to verify the simulation results were carried out in the premises of Sulzer Pumps Finland in Kotka, and the results of simulationswere compared to previous results of similar tests. These experiments and theirresults are described in this Master's thesis.