【摘要】：在叶轮开平衡孔配合双密封环平衡轴向力的离心泵中,准确计算泵腔和平衡腔液体压力对轴向力平衡效果起着决定性影响。本课题在国家自然科学基金(51269010)和浙江省自然科学基金(LY12E09002)的资助下,通过改变叶轮后密封环直径配合不同直径平衡孔方法,对泵腔和平衡腔液体压力分布特性及平衡腔液体压力对离心泵轴向力的影响做了深入研究。本文主要研究内容如下:1.为研究泵腔和平衡腔液体压力特性,本文以IS80-50-315型离心泵作为研究对象,设计专门的试验装置及测量设备,对不同工况下离心泵稳定工作时的流量、扬程、泵腔和平衡腔液体压力、转速、输入轴功率等重要参数进行测量。结果表明:不同后密封环直径配合不同平衡孔直径对离心泵性能影响不大,泵腔和平衡腔液体压力随着流量增大而减小,随测点半径增大而增大;随着平衡孔直径增大,泵腔各测压点压力在小范围内存在减小的趋势;不同后密封环加大量和平衡孔直径参数组合对平衡腔液体压力影响较为明显,而对前、后泵腔液体压力分布影响不大。2.保持叶轮前密封环直径为90mm且前、后密封环间隙不变,分别更换直径为90mm、105mm、115mm、125mm、140mm叶轮后密封环,并配合直径为0mm、4mm、6mm、8mm、11mm的平衡孔的条件下。试验研究表明:同一平衡孔直径下,平衡腔液体压力随着叶轮后密封环直径增大而增大,其关系曲线几乎是一些斜直线;对于相同直径叶轮后密封环,随平衡孔直径增大,平衡腔液体压力明显减小,证明加大平衡孔直径具有平衡轴向力效果。3.为研究相似泵腔和平衡腔液体压力特性,引入比面积和压力系数,通过构建计算模型,对模型泵液体压力进行理论计算,并对试验结果进行无量纲分析。通过绘制平衡腔液体压力无因次曲线,对比分析得出:对于前后泵腔压力,理论计算值与试验值结果最大相对误差为4.19%、5.67%;对于平衡腔液体压力,密封环直不变,增大平衡孔直径,使比面积k增大,平衡腔压力系数p减小,反之则比面积k值减小,压力系数p升高。设计工况下,理论计算获得的曲线与试验测得结果接近,验证了此种计算方法的正确性。4.通过对模型泵全流道数值计算,分析了泵腔和平衡腔液体压力与叶轮后密封环直径及平衡孔直径的关系,以及加大叶轮后密封环对离心泵流动的影响。将模拟结果与试验值进行对比,分析得到:改变平衡腔结构参数对泵腔压力影响较小;两者平衡腔液体压力无因次曲线误差较小,证明了数值模拟的准确性;并从控制轴向力提高容积效率角度,曲线平坦部分比面积值可作为选择平衡孔直径的理论依据。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH311
【参考文献】
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2516955
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