A study of an up- and a down-pumping wide blade hydrofoil impeller: Part I. LDA measurements

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Abstract

A wide blade, high solidity ratio, axial flow hydrofoil impeller has been developed particularly for gas dispersion when used in the upward-pumping mode. It has a low power number so that a relatively low torque is required when using it with a large impeller to tank diameter ratio, a commonly desired aim of retrofitting. As part of the work characterising these impellers, laser Doppler anemometry has been used to study the single phase flow both down- and up-pumping, the latter for the first time. Mean and root-mean-square velocities were measured throughout a fully baffled, flat bottomed cylindrical tank. When down-pumping, the discharge flow was almost axial but when up-pumping, it had a strong radial component. Turbulence energy dissipation rates in the impeller region and the discharge stream when up-pumping were found to be higher than those when down-pumping. In both modes, the impeller was found to have a high circulation efficiency. In Part II, the data presented here are used for obtaining computational fluid dynamic solutions of the flow field.

Abstract

Une turbine profilée à pales larges, avec un rapport de solidité élevé et à écoulement axial a été mise au point en particulier pour la dispersion de gaz lors d'une utilisation en mode de pompage ascendant. La turbine a un faible nombre de puissance de sorte qu'un couple relativement bas est nécessaire lorsqu'elle est utilisée avec un rapport de diamètre turbine/ réservoir élevé, une pratique courante pour l'adaptation d'unités existantes. Dans le cadre de la caratérisation de ces turbines, on a fait appel à l'anémométrie au laser Doppler afin d'étudier l'écoulement monophasique en pompage descendant et ascendant, pour la première fois dans le cas de l'écoulement ascendant. Les vitesses moyennes et quadratiques moyennes ont été mesurées dans un réservoir cylindrique chicané à fond plat. Lors du pompage descendant, le flux de refoulement est presque axial, mais en pompage ascendant il possède une forte composante radiale. On a trouvé que les taux de dissipation d'énergie turbulente dans la région de la turbine et le flux de refoulement en pompage ascendant étaient plus grands qu'en pompage descendant. Dans ces deux modes, la turbine s'est avérée avoir une efficacité de circulation élevée. On utilise les données présentées dans la deuxième partie du présent article pour obtenir des simulations par ordinateur du champ d'écoulement.

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