低比转速热水循环泵的设计与汽蚀性能研究

发布时间：2017-09-08 17:52

  本文关键词：低比转速热水循环泵的设计与汽蚀性能研究

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【摘要】：随着我国国民经济的不断发展,大型暖通中央空调在商业和民用建筑中的应用也越来越普及,其能耗在社会总能耗中所占的比重也越来越大。循环水泵作为为整个空调系统提供水循环动力的装置,其耗能又在空调系统的耗能中占有很大比重。热水循环泵输送的介质为热水,介质条件更加苛刻,运行中也会更加不稳定。因此,低比转速热水循环泵的合理设计和匹配,则显得至关重要,是整个系统实现平稳运行和高效节能的关键。在传统离心泵设计方法的基础上,通过优化几何参数提高循环泵的水力效率和运行稳定性,成为一个重要的研究课题。本文采用理论分析、数值计算和试验验证相结合的方法对低比转速热水循环泵的水力性能和汽蚀性能进行了研究,旨在建立一套基于加大流量设计法的低比转速热水循环泵水力设计方法。本文的主要工作有：1)对现有的热水循环泵研究状况和已有的研究成果进行总结概括。根据给定的设计工况,结合加大流量设计法,完成对热水循环泵关键过流部件叶轮和蜗壳的初步计算和设计。2)对循环泵的叶轮、蜗壳、进出水管路及间隙进行全流道三维建模,采用RNG k-e湍流模型对全流场进行数值计算,研究分析离心泵内部的流动状况,并得到其水力性能曲线。在此基础上,研究叶轮的叶片型式、后侧间隙、进口直径、叶片数量等参数对离心泵水力性能的影响。3)对离心泵及管路系统的汽蚀进行理论分析,建立汽蚀基本方程式,得到离心泵汽蚀余量的计算方法,采用混合模型和Rayleigh-Plesset全空化模型对优化后的循环泵模型进行汽蚀求解,得到循环泵的临界汽蚀余量,并分析空化在泵内产生和扩大的过程。最后改变介质温度,研究对温度对离心泵汽蚀性能的影响。4)建立离心泵性能测试试验台,根据离心泵外特性性能测试的方法,完成对循环泵全流量的性能试验,得到试验数据,对试验数据进行处理,绘制性能曲线,并将模拟结果和试验结果进行对比和分析。本文给出的低比转速热水循环泵水力部件的设计方法,以及对应的三维流动数值模拟和性能预测技术,成功地应用于循环泵模型的优化,有效提高了循环泵的运行效率和稳定性。该设计分析方法对热水循环泵的模型设计和产品研发具有一定的参考价值和借鉴意义。
【关键词】：低比转速 热水泵 优化设计 汽蚀性能 试验
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB65
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-18
• 1.1 研究的背景和意义11-12
• 1.2 低比转速离心泵研究现状12-14
• 1.2.1 低比转速泵的特点12-13
• 1.2.2 低比转速泵的研究现状13-14
• 1.3 离心泵汽蚀的研究现状14-16
• 1.3.1 离心泵汽蚀现象及危害14-15
• 1.3.2 离心泵汽蚀研究现状15-16
• 1.4 本论文的主要研究目标和内容16-18
• 2 低比转速热水循环泵过流部件的设计18-30
• 2.1 引言18
• 2.2 加大流量设计法18-20
• 2.3 过流部件水力设计20-29
• 2.3.1 设计要求20
• 2.3.2 叶轮设计20-27
• 2.3.3 蜗壳设计27-29
• 2.4 小结29-30
• 3 热水循环泵数值模拟与性能优化30-51
• 3.1 引言30
• 3.2 数值模拟方法30-33
• 3.2.1 计算流体力学的控制方程30-31
• 3.2.2 湍流模型31-33
• 3.2.3 分离求解方法33
• 3.3 初步设计模型的数值计算33-41
• 3.3.1 三维建模33-34
• 3.3.2 网格的划分34-35
• 3.3.3 数值参数求解设置35-36
• 3.3.4 计算结果分析36-41
• 3.4 叶轮参数对水力性能的影响41-50
• 3.4.1 叶片型式对水力性能影响41-44
• 3.4.2 间隙对水力性能的影响44-46
• 3.4.3 进口直径对水力性能的影响46-47
• 3.4.4 叶片数对水力性能的影响47-50
• 3.5 小结50-51
• 4 热水循环泵汽蚀性能研究51-61
• 4.1 引言51
• 4.2 汽蚀理论分析51-54
• 4.2.1 汽蚀方程式51-53
• 4.2.2 泵汽蚀余量的计算53-54
• 4.3 多相流控制方程54-55
• 4.4 空化数值模型55-57
• 4.4.1 三维建模及网格55-56
• 4.4.2 边界条件56
• 4.4.3 模型验证56-57
• 4.5 结果及分析57-59
• 4.5.1 气蚀扩大过程57-58
• 4.5.2 不同温度下的汽蚀余量58-59
• 4.6 小结59-61
• 5 热水循环泵水力性能试验61-67
• 5.1 引言61
• 5.2 试验条件介绍61-63
• 5.3 试验结果与分析63-66
• 5.3.1 试验结果63-66
• 5.3.2 试验结果与数值模拟对比66
• 5.4 小结66-67
• 6 总结与展望67-69
• 6.1 总结67-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-74
• 致谢74-75
• 作者简介75

【参考文献】

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本文编号：815455