Corrosion analysis of the centrifugal pump of the electro-hydraulic thruster brake unit under fueling conditions

Other Title(s)

دراسة وتحليل التآكل لمضخة الطرد المركزية المستخدمة في الثير ستر الهيدروليكي-الكهربائي وسط ظروف العمل الصعبة

Dissertant

al-Butush, Ahmad Yahya Abd al-Jalil

Thesis advisor

al-Majali, Muhammad Rajab Awdah

University

Mutah University

Faculty

Faculty of Engineering

Department

Mechanical Engineering Department

University Country

Jordan

Degree

Master

Degree Date

2022

Arabic Abstract

مضخات الطرد المركزي هي معدات كهربائية فعالة تستخدم في تطبيقات الهندسة الميكانيكية المختلفة.

تخضع هذه المضحات إلى ظروف عمل صعبة وتؤثر على عمرها التشغيلي.

أحد هذه الظروف الشديدة هو التآكل الكيميائي (التآكل).

يتم تشغيل مضخات الطرد المركزي في شركة البوتاس العربية في ظل ظروف تأكل كبيرة حيث يتم استخدام البوتاس وهو مادة خطرة قارضة.

وبالتالي، فإن أداءها الميكانيكي وعمرها يتأثران بشكل كبير.

لذلك، يجب تطبيق طرق الحماية المضخات.

تم إجراء هذه الدراسة لفحص تأثير طلاء مضخة الطرد المركزي المستخدمة في بيئات البوتاس المسببة للتآكل بطبقة من النانو سيراميك التي توفر وسائل الحماية ضد ظروف العمل القاسية.

التحقيق هدف الدراسة، تم عمل تحليل عددي ومقارنة لأربع حالات تتضمن الحالة الأولى تحليل مضخة الطرد المركزي بدون أي حماية عندما يحتوي السائل المتدفق على زيت بدون أملاح البوتاس المسببة للتآكل.

وتشتمل دراسة الحالة الثانية على دراسة مضخة الطرد المركزي بدون طبقة طلاء نانو سيراميك عندما يكون السائل هو زيت يحتوي على ملح البوتاس المسبب للتآكل.

كما تتضمن دراسة الحالة الثالثة تحليل مضخة الطرد المركزي عندما يكون السائل هو زيت فقط دون وجود أملاح البوتاس المسببة للتأكل مع وجود طبقة طلاء.

وتتضمن دراسة الحالة الرابعة فحص مضخة طرد مركزي بطبقة طلاء نانو سيراميك بوجود زيت يحتوي على أملاح البوتاس المسببة للتأكل مضخة الطرد المركزي مصنوعة من الحديد.

بلغ سمك طبقة طلاء النانو سيراميك 1000 نانومتر.

سرعة المروحة تساوي 500 دورة في الدقيقة يشمل التحليل العددي عمليات محاكاة ونمذجة ثلاثية الأبعاد باستخدام حزمة برامج الآنسيس، حيث يتم تطبيق شبكة دائرية لتحليل المروحة الخاصة بمضخة الطرد المركزي، أوضحت النتائج أن استخدام طبقة رقيقة من الطبقة الواقية لطلاء السيراميك سيقلل من تأثير قوة ضغط فون مسيس الديناميكية بنسبة %44.96 على أجزاء مضخة الطرد المركزي مثل المروحة وجسم المضخة.

كما أن استخدام طبقة واقية من النانو سيراميك الرقيق سيقلل من التشوهات الميكانيكية الكلية لمضخة الطرد المركزي والغلاف بنسبة %81.68 وقد أكدت النتائج أن استخدام طبقة واقية من النانو سيراميك الرقيق سيقلل من الإجهاد على أجزاء مضخة الطرد المركزي بنسبة 90.16%.

كما أكدت النتائج أن أقصى تشوهات تحدث عند طرف شفرات المروحة.

وقد وجد أن طبقة طلاء النانو سيراميك الرقيقة أعطت أفضل قيم للطاقة الحركية والضغط ودرجة الحرارة واللزوجة وحجم السائل الجزئي في الحالة 3 مقارنة بالحالات 1، و2، و4.

English Abstract

Centrifugal pumps are practical electric equipment employed in various mechanical engineering applications.

They are subjected to different working conditions that degrade and affect their lifespan.

One of these severe circumstances is chemical wear (corrosion).

Centrifugal pumps are operated in the Arab Potash Company under significant corrosive conditions in which potash is used.

Thus, their mechanical performance and lifetime are considerably influenced.

Therefore, protection methods are required.

This research is carried out to examine the impact of coating the centrifugal pump used in corrosive potash environments with a nano-coating layer to provide means of protection against harsh working conditions.

To achieve the study goal, a comparative numerical analysis of four case studies is considered.

The first case includes the analysis of the centrifugal pump’ impeller without any protection when the flowing fluid contains oil with no corrosive potash salts.

The second case study comprises exploring the centrifugal pump’ impeller with no nano-ceramic coating layer when the fluid is an oil containing corrosive potash salt.

The third case study includes analyzing a centrifugal pump’ impeller when the fluid is only oil without having corrosive potash salts with a coating layer.

The fourth case study includes investigating a centrifugal pump’ impeller with a nano-ceramic coating layer, and the fluid is oil comprising corrosive potash salts.

The centrifugal pump is made of cast iron.

The nano-ceramic coating layer thickness amounted to 1,000 nm.

The velocity of the impeller equals 500 RPM.

The numerical analysis comprises simulations and 3D modeling using the Analysis System (ANSYS) software package in which circular meshing is developed to the centrifugal pump’s impeller.

The results revealed that using a thin layer of ceramic coating protective layer would reduce the dynamic Von Mises strength’s impact by 44.96% on the centrifugal pump’s impeller and casing.

Also, employing a protective layer of thin-nano ceramic would reduce the total deformations of the centrifugal pump’s impeller and casing by 81.68%.

Furthermore, the numerical findings confirmed that utilizing a protective layer of the thin nano-ceramic would reduce the equivalent elastic strain on the centrifugal pump’s impeller and casing by 61.09%.

Moreover, the maximum total deformations take place at the tip of the blades.

Besides, it was found that a thin nano-ceramic coating layer gave optimal and best values of the kinetic energy, pressure, temperature, viscosity, and volume of fraction in case 3 than in cases 1, 2, and 4.

Main Subjects

Mechanical Engineering

No. of Pages

82

Table of Contents

• APA
• MLA
• AMA

Language

English

Data Type

Arab Theses

Record ID

BIM-1573273