單軸雙輸送低比轉速離心泵的設計與性能研究
發(fā)布時間：2020-07-18 23:06
【摘要】： 低比轉速離心泵廣泛應用于石油、化工及制藥等領域輸送小流量高揚程介質。本文提出了一種新型結構的單軸雙輸送低比轉速離心泵,并對其進行了水力、結構設計及性能研究。它是一種嶄新結構,具有兩套獨立的過流部件,單軸可以實現(xiàn)兩種介質的輸送。采用數值計算和試驗驗證相結合的研究方法,對所設計的單軸雙輸送離心泵進行了研究,旨在了解單軸雙輸送離心泵內部流動情況以及外特性性能,為單軸雙輸送離心泵設計和改進提供依據。具體研究內容包括以下幾個方面: (1)給出了單軸雙輸送低比轉速離心泵過流部件的水力設計方法,提出了整體結構的設計方案,并采用復合葉輪設計法設計了一臺單軸雙輸送低比轉速離心泵。 (2)介紹了本文計算所采用的數值方法;利用Pro/E對單軸雙輸送離心泵的一套過流部件吸水室、復合葉輪以及蝸殼進行了建模。利用NUMECA軟件,采用結構化網格對過流部件進行了網格劃分。 (3)采用雷諾時均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras模型湍流模型對單軸雙輸送離心泵一側過流部件內部流動進行了數值模擬計算,采用凍結轉子法處理葉輪與蝸殼間動靜耦合流動的參數傳遞,得到了單軸雙輸送離心泵內部流場分布,分析了內部流動特征,并進行了性能預測。 (4)對單軸雙輸送離心泵進行了試驗研究。確定試驗方案,搭建試驗臺,進行了單軸雙輸送離心泵的性能試驗。將試驗測試結果與數值預測結果進行分析比較,驗證了數值模擬的準確性,為下一步的離心泵的優(yōu)化設計提供參考。
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TH311
【圖文】：
2 2 2v2為葉片出口厚度�？梢钥闯�，增大葉片出口角 β2可以有效提高離心泵的揚程系數，但 β2過大會導致葉道擴散嚴重，使葉輪流道產生脫流，這也是導致低比轉速離心泵小流量不穩(wěn)定性。通場分析和流動測試的研究，離心葉輪內的流動主要由相對速度較小的尾流區(qū)和近似于性的射流區(qū)所組成，如圖 2.1 所示。在葉輪流道內，由于葉片對流液受做功不均勻，導致葉片出口處非工作面出現(xiàn)邊界層產生分離的現(xiàn)象，從而使液流在邊界層附近產生和脫流。在小流量下，回流和脫流變得更強，是流液能量損失增大。在離心泵的外特線上表現(xiàn)為揚程-流量特性線存在正斜率上升段[27]。通過在葉輪流道內容易產生回流和脫流的部位增添短葉片，可以有效改善葉輪流道液流速度分布情況，如圖 2.2 所示。通過設置短葉片，使得靠近長葉片出口處非工作近的流液受到短葉片加工作用增加，有效阻止了邊界層的分離和脫流的產生，同時出葉片數增加，就可以采用較大的葉片出口角，因此復合葉輪具有揚程系數較高的優(yōu)點
2 2 2v2為葉片出口厚度�？梢钥闯�，增大葉片出口角 β2可以有效提高離心泵的揚程系數，但 β2過大會導致葉道擴散嚴重，使葉輪流道產生脫流，這也是導致低比轉速離心泵小流量不穩(wěn)定性。通場分析和流動測試的研究，離心葉輪內的流動主要由相對速度較小的尾流區(qū)和近似于性的射流區(qū)所組成，如圖 2.1 所示。在葉輪流道內，由于葉片對流液受做功不均勻，導致葉片出口處非工作面出現(xiàn)邊界層產生分離的現(xiàn)象，從而使液流在邊界層附近產生和脫流。在小流量下，回流和脫流變得更強，是流液能量損失增大。在離心泵的外特線上表現(xiàn)為揚程-流量特性線存在正斜率上升段[27]。通過在葉輪流道內容易產生回流和脫流的部位增添短葉片，可以有效改善葉輪流道液流速度分布情況，如圖 2.2 所示。通過設置短葉片，使得靠近長葉片出口處非工作近的流液受到短葉片加工作用增加，有效阻止了邊界層的分離和脫流的產生，同時出葉片數增加，就可以采用較大的葉片出口角，因此復合葉輪具有揚程系數較高的優(yōu)點
照顧到離心泵出口法蘭尺寸符合法蘭標準，此外，為了減少擴散損失，擴散角應在 8o~1液體按要求的條件引入葉輪，其流動狀態(tài)直定的影響，尤其對泵的氣蝕性能影響較大。場，如速度分布均勻，大小適當，方向（環(huán)泵整體結構設計要求，本次吸水室設計采用 2.3 所示。常用于雜質泵和多級泵。在環(huán)形速度場。流體流動損失較大，且流動不均勻求：的進口，即是泵的進口，吸水室進口直徑應采的斷面。環(huán)形吸水室的 O-O 斷面，認為有一相同。具體結構形式，根據泵的總體結構確定
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TH311
【圖文】：
2 2 2v2為葉片出口厚度�？梢钥闯�，增大葉片出口角 β2可以有效提高離心泵的揚程系數，但 β2過大會導致葉道擴散嚴重，使葉輪流道產生脫流，這也是導致低比轉速離心泵小流量不穩(wěn)定性。通場分析和流動測試的研究，離心葉輪內的流動主要由相對速度較小的尾流區(qū)和近似于性的射流區(qū)所組成，如圖 2.1 所示。在葉輪流道內，由于葉片對流液受做功不均勻，導致葉片出口處非工作面出現(xiàn)邊界層產生分離的現(xiàn)象，從而使液流在邊界層附近產生和脫流。在小流量下，回流和脫流變得更強，是流液能量損失增大。在離心泵的外特線上表現(xiàn)為揚程-流量特性線存在正斜率上升段[27]。通過在葉輪流道內容易產生回流和脫流的部位增添短葉片，可以有效改善葉輪流道液流速度分布情況，如圖 2.2 所示。通過設置短葉片，使得靠近長葉片出口處非工作近的流液受到短葉片加工作用增加，有效阻止了邊界層的分離和脫流的產生，同時出葉片數增加，就可以采用較大的葉片出口角，因此復合葉輪具有揚程系數較高的優(yōu)點
2 2 2v2為葉片出口厚度�？梢钥闯�，增大葉片出口角 β2可以有效提高離心泵的揚程系數，但 β2過大會導致葉道擴散嚴重，使葉輪流道產生脫流，這也是導致低比轉速離心泵小流量不穩(wěn)定性。通場分析和流動測試的研究，離心葉輪內的流動主要由相對速度較小的尾流區(qū)和近似于性的射流區(qū)所組成，如圖 2.1 所示。在葉輪流道內，由于葉片對流液受做功不均勻，導致葉片出口處非工作面出現(xiàn)邊界層產生分離的現(xiàn)象，從而使液流在邊界層附近產生和脫流。在小流量下，回流和脫流變得更強，是流液能量損失增大。在離心泵的外特線上表現(xiàn)為揚程-流量特性線存在正斜率上升段[27]。通過在葉輪流道內容易產生回流和脫流的部位增添短葉片，可以有效改善葉輪流道液流速度分布情況，如圖 2.2 所示。通過設置短葉片，使得靠近長葉片出口處非工作近的流液受到短葉片加工作用增加，有效阻止了邊界層的分離和脫流的產生，同時出葉片數增加，就可以采用較大的葉片出口角，因此復合葉輪具有揚程系數較高的優(yōu)點
照顧到離心泵出口法蘭尺寸符合法蘭標準，此外，為了減少擴散損失，擴散角應在 8o~1液體按要求的條件引入葉輪，其流動狀態(tài)直定的影響，尤其對泵的氣蝕性能影響較大。場，如速度分布均勻，大小適當，方向（環(huán)泵整體結構設計要求，本次吸水室設計采用 2.3 所示。常用于雜質泵和多級泵。在環(huán)形速度場。流體流動損失較大，且流動不均勻求：的進口，即是泵的進口，吸水室進口直徑應采的斷面。環(huán)形吸水室的 O-O 斷面，認為有一相同。具體結構形式，根據泵的總體結構確定
【參考文獻】
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1 李家春;;LARGE EDDY SIMULATION OF COMPLEX TURBULENT FLOWS:PHYSICAL ASPECTS AND RESEARCH TRENDS[J];Acta Mechanica Sinica;2001年04期
2 朱祖超,王樂勤;超低比轉速低溫離心泵的設計理論及工程實現(xiàn)[J];低溫工程;1998年01期
3 寧方飛,徐力平;Spalart—Allmaras湍流模型在內流流場數值模擬中的應用[J];工程熱物理學報;2001年03期
4 楊華,谷傳綱,王彤;時間推進法求解離心泵內部不可壓流場[J];工程熱物理學報;2005年01期
5 郭鵬程;鄭小波;羅興
本文編號：2761553
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