Návrh hydraulického systému pro dálkovou přepravu vody
Loading...
Date
Authors
Dobrovolný, Martin
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Dizertační práce se zabývá přepravou vody na větší vzdálenosti pomocí sériového uspořádání axiálních čerpadel. Konkrétně je zde analyzován vyrobený prototyp axiálního čerpadla. Konstrukčně je čerpadlo řešeno specifickým způsobem, a to tak, že do dutého rotoru elektromotoru je vlisováno axiální oběžné kolo. Z toho vyplývají určité výhody v porovnání s~běžnými čerpadly a čerpacími stanicemi. Jako příklad těchto výhod lze uvést kompaktní tvar a malé zatížení potrubní stěny tlakem od kapaliny, díky čemuž je možné použít i pružné potrubí. Zároveň je tímto konstrukčním řešením určena i hlavní nevýhoda. Problematické je především těsnění relativně velkého rotujícího průměru vzhledem k hydraulickému výkonu čerpadla u analyzovaného prototypu. Proto je významná část práce věnována čerpadlovým ucpávkám. V rámci dizertační práce byl navržen specifický tvar drážkování čelní uhlíkové ucpávky. Ucpávka samotná byla vyrobena a odzkoušena. V průběhu prací se také prokázalo, že původní hydraulický návrh čerpadla je nevhodný. Proto bylo nezbytné provést nový návrh oběžného kola a rozvaděče.
The Ph.D. thesis aims to design a hydraulic system for long-distance water transport by the serial connection of axial pumps. Specifically, there is presented an analysis of the axial centrifugal pump prototype, which was tested. The prototype has a specific design. An asynchronous electric motor with a hollow-shaft rotor is used. The pump's impeller is pressed into the hollow shaft. Some advantages follow from the design compared to common pumps and pumping stations. For example, it is possible to designate a compact design of a pump and lower pressure load of pipe, so the elastic material for the pipe's wall can be used. However, the main disadvantage of this design is related to the large rotating diameter, where the pump's seals are located. It leads to quite large mechanical losses on seals and in the context of relatively small hydraulic power also to small efficiency. Therefore one part of the Ph.D. thesis is focused on the pump's seal. The result of the work is a new design of the mechanical face seal with a spiral grooves. The seal was manufactured and subjected to the test. During the testing of the prototype axial pump, it was also revealed inappropriate hydraulic design. Therefore it was necessary to redesign the impeller and guide vanes of the pump.
The Ph.D. thesis aims to design a hydraulic system for long-distance water transport by the serial connection of axial pumps. Specifically, there is presented an analysis of the axial centrifugal pump prototype, which was tested. The prototype has a specific design. An asynchronous electric motor with a hollow-shaft rotor is used. The pump's impeller is pressed into the hollow shaft. Some advantages follow from the design compared to common pumps and pumping stations. For example, it is possible to designate a compact design of a pump and lower pressure load of pipe, so the elastic material for the pipe's wall can be used. However, the main disadvantage of this design is related to the large rotating diameter, where the pump's seals are located. It leads to quite large mechanical losses on seals and in the context of relatively small hydraulic power also to small efficiency. Therefore one part of the Ph.D. thesis is focused on the pump's seal. The result of the work is a new design of the mechanical face seal with a spiral grooves. The seal was manufactured and subjected to the test. During the testing of the prototype axial pump, it was also revealed inappropriate hydraulic design. Therefore it was necessary to redesign the impeller and guide vanes of the pump.
Description
Keywords
Citation
DOBROVOLNÝ, M. Návrh hydraulického systému pro dálkovou přepravu vody [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Konstrukční a procesní inženýrství
Comittee
doc. Ing. Jiří Šremr, Ph.D. (předseda)
prof. RNDr. Milada Kozubková, CSc. (člen)
Ing. Jindřich Veselý, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D. (člen)
Ing. David Štefan, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Simona Fialová, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jaroslav Štigler, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Hudec, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-06-14
Defence
Téma práce je dáno současným trendem v energetice a vodárenství. K tématu přistoupil doktorant velmi komplexně, celou práci je možné chápat jako metodiku pro exprimentální a matematický přístup pro konstrukční řešení čerpadel a turbín. Bylo provedeno mnoho analytických a CFD výpočtů a rozsáhlé exprimentální modelování, získané původní výsledky jsou publikovány v časopise s impaktním fakturem. Doktorant uspokojivě zodpověděl všechny dotazy oponentů a členů komise.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení