碱液循环泵固液两相流动特性数值模拟

发布时间：2021-02-25 22:42

　　碱液循环泵广泛应用于氯碱蒸发采盐等重要工业流程,主要用于输送氨盐水、热碱液、熔融碱和滤液等固液两相介质。结晶固体颗粒冲刷、强腐蚀的工作环境对碱液循环泵的性能和可靠性提出了相当苛刻的要求。伴随着氯碱工业绿色发展理念的贯彻,要求碱液循环泵更加节能高效。因此,本文将重点研究流量工况和颗粒物性参数对碱液循环泵内部流动的影响以及颗粒浓度对叶片力学性能的作用规律。本文在江苏省重点研发计划重点项目“高效化工流程碱液循环泵关键技术开发与应用（BE2015001-4）”资助下完成,对一台离心式碱液循环泵进行了数值计算研究。本文主要工作及成果如下:（1）基于数值计算研究了不同流量工况下叶轮和蜗壳内压力、速度和熵产分布,并对数值计算结果进行了实验验证。结果表明,设计流量下扬程与实验误差为4.69%,效率误差为1.07%。在靠近压力面中部区域始终存在低速区,面积与流量呈负相关。叶片表面湍流造成的能量耗散远大于黏度引发的耗散,且两种耗散集中分布于叶片进口轮缘处和叶片出口附近;随着流量增大,能量损耗较高的区域面积变大,在叶片表面呈现扩散分布趋势。蜗壳流道内涡流由近似对涡经过破碎、汇聚形成单涡,涡核偏移至壁面附近,... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 固液两相内部流动的研究
        1.2.2 固液两相流计算模型
        1.2.3 压力脉动与径向力的研究
        1.2.4 流固耦合研究现状
    1.3 论文主要研究内容
第二章 碱液循环泵单相流动特性
    2.1 水力设计参数
    2.2 数值计算
        2.2.1 湍流模型
        2.2.2 计算模型
        2.2.3 网格划分及无关性分析
        2.2.4 边界条件及求解控制
    2.3 性能试验及外特性对比
    2.4 单相流特性分析
        2.4.1 叶轮壁面压力分布
        2.4.2 叶轮内速度分布
        2.4.3 叶轮熵产分析
        2.4.4 蜗壳中截面压力分布
        2.4.5 蜗壳不同断面速度分布
    2.5 本章小结
第三章 基于全因子试验的碱液循环泵两相流数值计算
    3.1 试验设计及数值计算
        3.1.1 两相流数值计算
        3.1.2 试验设计结果
        3.1.3 试验因子影响分析
    3.2 流场分析
        3.2.1 颗粒直径对流场的影响
        3.2.2 颗粒密度对流场的影响
        3.2.3 颗粒浓度对流场的影响
    3.3 基于全因子分析得出扬程效率的回归方程
    3.4 本章小节
第四章 固液两相瞬态流动特性研究
    4.1 压力脉动数值分析
        4.1.1 非定常计算及监测点设置
        4.1.2 不同流量工况下压力脉动
        4.1.3 不同颗粒直径下压力脉动
        4.1.4 不同颗粒密度下压力脉动
        4.1.5 不同颗粒浓度下压力脉动
    4.2 径向力数值分析
        4.2.1 不同流量工况下叶轮径向力
        4.2.2 不同颗粒直径下叶轮径向力
        4.2.3 不同颗粒密度下叶轮径向力
        4.2.4 不同颗粒浓度下叶轮径向力
    4.3 压力脉动实验
        4.3.1 实验设备
        4.3.2 实验监测点布置
        4.3.3 结果分析
    4.4 本章小节
第五章 基于双向流固耦合的叶轮力学性能研究
    5.1 流固耦合
        5.1.1 固体模型建立及网格划分
        5.1.2 边界条件设置
        5.1.3 耦合前后内流特性
    5.2 应力应变分析
        5.2.1 叶片应力、变形总体分布
        5.2.2 叶片进出口边应力与变形分析
        5.2.3 叶片根部交线处应力与变形分析
    5.3 本章小节
第六章 总结与展望
    6.1 研究总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间参与的科研项目及取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]矿浆输送泵内大颗粒运动轨迹及分布规律[J]. 李兵,王献,李长江,刘厚林,丁可金,谈明高.  矿业研究与开发. 2020(02)
[2]固液两相流下离心泵内特性和颗粒分布的数值模拟研究[J]. 章城,赵天晨,廖宁波,徐圣永.  真空科学与技术学报. 2019(10)
[3]输送固液两相流多级离心泵的选型及设计[J]. 张臣利,蒋立峰,李建华.  化工装备技术. 2019(05)
[4]叶片包角对高比转速离心泵固液两相非定常特性的影响[J]. 万丽佳,宋文武,李金琼,石乘帆.  热能动力工程. 2019(10)
[5]颗粒组分特性对稠密细颗粒固液两相流流动特性的影响[J]. 吴卫东,王艳萍,方华,陈伯周.  浙江理工大学学报(自然科学版). 2020(01)
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博士论文
[1]1000MW火电机组吸收塔脱硫泵设计与理论研究[D]. 何小可.江苏大学 2014

硕士论文
[1]基于双流体模型的岩屑清洁工具流场分析[D]. 曲晶瑀.东北石油大学 2018
[2]轴流泵叶片流固耦合振动特性分析[D]. 袁启铭.扬州大学 2009



本文编号：3051687