В СПбПУ конструируют высокоэффективные свободновихревые насосы

Инженеры Лаборатории гидромашиностроения Высшей школы энергетического машиностроения Института энергетики Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого разработали линейку высокоэффективных свободновихревых водоотливных насосов, оптимизированных для работы с загрязненными жидкостями и изготовили опытный образец с применением аддитивных технологий. КПД новых насосов в среднем на один-три процента выше, чем у ведущих мировых аналогов.

Часто насосы систем водоотведения плохо справляются с перекачкой загрязненных жидкостей, быстро изнашиваются из-за абразивных частиц, выходят из строя и имеют низкую эффективность. Насосы свободновихревого типа, устойчивые к очень грязной воде, переносящей песок, мусор, салфетки, медицинские маски, твердые включения, волокнистые среды и абразивные частицы, наименее изучены из-за сложности характера течения внутри проточной части, однако использование свободновихревых насосов вместо традиционных центробежных насосов в канализационных станциях позволяет увеличивать сроки службы насосов без ремонтов и простоев, связанных с засорением проточной части.

«Хотя в абсолютных значениях коэффициент полезного действия центробежных насосов выше, если рассматривать весь жизненный цикл насоса и учитывать, что очень часто на канализационных станциях центробежные насосы подобраны с запасом по мощности, то возможна замена центробежного рабочего колеса на свободновихревое без необходимости увеличивать подводимую мощность, таким образом более рационально использовать электроэнергию. Это позволит откачивать сложные жидкости без поломок и простоев, что сделает системы водоснабжения более надежными и экономичными», — рассказал руководитель проекта, научный сотрудник Лаборатории гидромашиностроения ВШЭМ ИЭ, ведущий специалист студенческого конструкторского бюро «Системный инжиниринг» Арсентий Клюев.

Инженеры СПбПУ разработали линейку свободновихревых насосов (СВН 50/20, СВН 100/20, СВН 160/20) и изготовили опытный образец СВН 160/20, сообщает пресс-служба вуза на портале «Научная Россия». Для различных типов насосов в результате численных расчетов удалось добиться коэффициента полезного действия на один-три процента выше, чем у лучших мировых аналогов, ушедших с российского рынка. Политехники использовали технологии цифрового проектирования и моделирования, а также сочетание традиционных и аддитивных технологий изготовления опытного образца. Уже проведены первичные экспериментальные исследования опытного образца СВН 160/20 на стенде в Лаборатории гидромашиностроения, на основе которых проводится валидация математической модели течения в проточной части свободновихревого насоса и которые подтвердили расчетное значение коэффициента полезного действия.

Возможности исследовательского экспериментально-расчетного комплекса Лаборатории гидромашиностроения позволили сократить срок разработки новых насосов до стадии экспериментальных исследований опытного образца с одного-полутора лет до трех-четырех месяцев. Созданные при поддержке программы «Приоритет-2030» условия открывают возможности для исследования и разработки методов проектирования насосного оборудования мирового уровня. Кроме того, созданные инженерами Лаборатории гидромашиностроения СПбПУ технологии позволяют разрабатывать более энергоэффективную и надежную продукцию для различных отраслей промышленности, в том числе жилищно-коммунального хозяйства, атомной, нефтяной и химической промышленности, сельского хозяйства, и особенно актуальны для производителей насосного оборудования без собственных центров исследований и разработок.

«По данным Российской ассоциации производителей насосов, в 2025 году в Россию импортировано семьдесят процентов насосов для водоотведения сточно-массных вод на сумму полтора миллиарда рублей. Наша разработка имеет большой потенциал в части импортозамещения иностранного оборудования и укрепления технологического суверенитета страны в области насосостроения. Отдельно стоит отметить, что в рамках реализации проекта проводится качественная подготовка молодых инженеров, так как средний возраст участника команды — двадцать четыре года», — рассказал Арсентий Клюев.

В дальнейших планах — проведение комплексных экспериментальных энергетических и кавитационных исследований опытного образца СВН 160/20 с последующей валидацией математических моделей, затем подготовка к запуску опытно-промышленной серии насосов и масштабирование линейки. 

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.