Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제27권6호
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pp.790-796
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2003
As a fluid machinery for piping liquid in the reactor cooling system, multi-stage centrifugal pump requires the structural dynamic stability against external dynamic excitation. This paper is concerned with the finite element analysis of its eigen behavior and seismic response to RRS(Required Response Spectrum) curves in the case of SSE (Safe Shutdown Earthquake). Through the finite element analysis, the major vibration characteristics of multi-stage centrifugal pump(MSCP) are investigated and seismic qualification based on the IEEE codes is executed. The numerical results show that the MSCP used in this study has enough seismic strength.
With the rapid increase in the number of patients with cardiopulmonary diseases, more cardiopulmonary circulatory assist devices are also needed. These devices can be employed when heart and/or lung function poorly. Due to the critical role they take, these devices have to be designed optimally from both mechanical and biomechanical aspects. This paper presents the CFD results of a baseline model of a centrifugal blood pump for the ECMO condition. The details of flow characteristics of the baseline model together with the performance curves and the modified index of hemolysis(MIH) are investigated. Then, the geometry of baseline impeller and the volute are modified in order to improve the biomechanical performance and reduce the MIH value. The numerical simulations of two cases represent that when impeller radius and prime volume decrease the MIH value also decreases. In addition, the modified geometry shows more uniform pressure distribution inside the volute. The findings provide valuable information for further modification and improvement of centrifugal blood pumps from both mechanical and biomechanical aspects.
로켓 엔진 시스템의 예비 설계를 위한 성능 설계 프로그램을 작성하였다. 추력실, 비극저온 추진제용 원심 펌프, 축류 단단 충동형 터빈 그리고 개방형 가스발생기 사이클에서 추가 추력을 얻기 위한 배기 파이프 등이 고려되었다. 설계 절차의 단순화를 위해서 펌프 토출 압력은 설계 입력치로 하였다. 이로 인해서 터보펌프유닛과 추력실 사이의 압력 밸런싱 문제는 설계과정에서 배제되었으며 시스템 전체의 유량 밸런싱만이 고려되었다. 본 논문에서는 시스템 흐름도와 부분품별 설계 절차를 제시하였고 계산 결과는 실제의 대상 엔진 사양과 함께 제시되었다.
We present an experimental setup for measuring the mechanical performance of centrifugal blood pumps. Using a 3D printer to construct supporting parts and magnetic couplings, we developed the measurement setup that can be used for various types of blood pumps. The experimental setup is equipped with sensors to measure a variety of mechanical characteristics of blood pumps including pressure, flow rate, torque, temperature, and rotating speed. Our experimental measurements for two commercial blood pumps are consistent with data provided by manufacturers, which indicates that the our setup offers the accurate measurements of blood pump performance. Utilizing the experimental setup, we tested aqueous glycerin solutions mimicking the density and viscosity of blood, which enabled us to predict the difference in operations using water and blood.
LabVIEW is mostly preferred to use in experiment, measurement and control as one of the useful thing in America and Europe. So, We tried performance experiment of a single-stage closed-type centrifugal pump by using the LabVIEW. The pump rpm and the shaft torque are measured by rpm sensor and torque sensor The test pump's maximum rpm, head, kW are 1,750, 13m, and 1.5kW, respectively The casing is made up with transparency acrylic for confirmation the flow patterns. We installed experimental equipment for air water two phase flow. This paper tries to analyze the single-phase flow characteristics through this air water two phase flow experimental apparatus. The performance results of a single-stage closed-type centrifugal pump satisfied reappearance and coincide well with head and coefficients according to the change of rpm.
The positive displacement pump and the regenerative pump are widely used in the range of low specific speed, $n_s{\leq}100$[rpm, m3/min, m]. The positive displacement pump is not suitable for miniaturization and operation in high rotational speed. The regenerative pump has a problem with large leakage flow and low efficiency. While the centrifugal pump has advantages of high efficiency, miniaturization and high rotational speed, efficiency drops sharply with decrease in specific speed. Therefore the purpose of this study is to design a new type of centrifugal pump that has advantages of centrifugal pumps in operation in low specific speed. The name of this new type of pump was called 'Pipe type centrifugal pump', since the flow path through the impeller is simple circular pipe. Due to the simple shape of impeller, the manufacturing process is simple and cost is low. There is strong jet flow at the outlet of the impeller. This jet induces flow path loss, meridional dynamic pressure loss and mixing loss. Large disk friction makes the efficiency be limitted in the range of low specific speed. Even though the loss and the low efficiency, 'Pipe type centrifugal pump' represents stable performance, affordable pressure ratio and efficiency better than that of other low specific speed pumps.
생명구조장치(ECLS)는 호흡부전 및 심부전에 적용하는 장치로 세계적으로 많은 연구개발과 임상시도가 계속되고 있다. 현재까지 생명구조장치의 혈류펌프로는 비박동형 구동장치가 표준으로 사용되고 있으며, 박동형 구동장치는 생리적인 측면에서 유리하지만 급격한 회로압 상승과 그에 따른 혈구손상에 대한 우려가 있고 특히 막형산화기를 사용하는 인공폐 회로에서 기피되어 왔다. 본 연구는 인공폐 실험모델에서 단일 박동형 구동펌프와 막형 산화기 사이에 압력완충장치를 설치함으로써 언급한 부작용을 최소화시키면서 생리적인 박동혈류를 유도할 수 있을 것이라는 가능성을 검증하였다. 실험대상은 올레익산으로 급성 호흡부전증이 유발된 잡견(N=16)을 사용하였다. 실험군은 사용된 구동펌프의 종류와 압력완충장치의 유무에 따라 3개 군으로 분류하였다. 제1군(n=6)은 대조군으로 원심펌프를 이용하였고, 제2군(n=4)은 단일 박동형 구동펌프를 사용하였으며, 제3군(n=6)은 단일 박동형 구동펌프에 압력완충장치를 설치하였다. 실험모델은 흉강 절개 후 우심방-대동맥을 우회시키는 부분 체외순환 형태로, 1.8~2 L/min의 펌프박출량에서 2시간을 구동하였다. 관찰지표는 주로 혈역학 변화, 회로압, 혈액검사 및 혈구세포에 미치는 영향 등에 한정하였다. 맥동압(pulse pressure)은 박동형 구동펌프를 이용한 2군(47$\pm$10 mmHg)과 3군(41$\pm$9 mmHg)에서 비박동형 원심펌프를 이용한 1군(17$\pm$7 mmHg)에 비해 유의하게 높았다(p<0.001). 막형산화기에 걸리는 회로압은 1 군의 경우 222$\pm$8mmHg, 2군의 경우 739 $\pm$ 35 mmHg, 3군의 경우 470$\pm$ 17 mmHg였다(p<0.001). 순환 2시간째의 동맥혈 산소분압은 1군에 비해 박동혈류를 사용하는 2군과 3군에서 현저하게 높았다(77$\pm$41, 96$\pm$48, 97$\pm$25 mmHg; p<0.05). 혈구손상지표인 혈장 유리 헤모글로빈치는 1군에서 가장 낮았고, 2군에서 가장 높았으며, 3군에서 유의하게 감소하였다(55.7$\pm$43.3, 162.8$\pm$113.6, 82.5$\pm$25.1 mg%; p<0.05). 기타 혈액검사치는 특별한 차이가 없었다. 이상의 결과에서 단일 박동형 구동펌프는 비박동형 원심펌프에 비해 막형산화기의 산소교환에 유리한 반면, 회로압과 혈구세포 손상 측면에서 불리하다는 것을 알 수 있었다. 그러나 단일 박동형 구동펌프와 막형 산화기 사이에 압력완충장치를 설치하는 경우, 회로압 상승과 혈구세포손상을 유의하게 감소시킬 수 있었다.
The effect of break down of centrifugal pump due to entrained air has not been clarified yet. Thus, air-water two-phase flow experimental apparatus was installed to clarify the effect of break down. The performance results of a single-phase flow satisfied reappearance. Also, the heads coincided well impeller types.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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