高温蒸汽泵建模分析与结构优化

发布时间：2020-03-24 08:04

【摘要】：传统的蒸汽泵,一般是以蒸汽作为动力源,在锅炉给水,输送石油产品,矿山排水等许多工业和工程领域都具有广泛的应用。同时,高温高压蒸汽在工程上和实际生产中用途广泛,特别是在食品膨化、烟草生产等行业,由于传统的高温蒸汽的供应设备排出压力小,难以满足实际需求。因此,设计出将高温低压蒸汽增压的新型增压泵已经成为一种迫切的需要。 经过实际调研和查阅大量的相关资料和文献,目前国内还很少有人研究以气态物质作为工作介质的蒸汽增压泵,特别是往复式增压泵。本文在液态介质往复增压泵的结构基础上,改进设计新型蒸汽增压泵汽缸组件的结构,并对旧排气阀体进行了优化设计。本文具体的内容如下:重新设计并确定了泵体汽缸组件的基本结构和参数,并应用高度集成的CAD/CAM/CAE软件Pro/E,建立了蒸汽增压泵汽缸组件主要零件的三维模型并进行了装配;利用流体动力学原理,将汽缸组件模型中的关键零件——排气阀流道的模型导入Fluent前处理模块Gambit进行网格划分,然后把生成网格文件导入Fluent,分析排气阀体流道内蒸汽流体的压力场和速度场;在蒸汽压力场、速度场的分析结果基础上,应用有限元分析方法,结合ANSYS的结构分析模块,仿真计算出排气阀在给定条件下的结构变形,并对新旧两种排气阀结构的变形进行了对比分析。 综合以上分析和研究,本文初步设计出了以高温高压蒸汽为介质的蒸汽增压泵的汽缸组件的基本结构,并重点对排气阀零件做CFD仿真分析和基于有限元方法的变形分析,最终确定了新的排气阀结构。新型的蒸汽往复增压泵,将具有流量大、损耗小、耐高温和能实现大幅度增压的优点。蒸汽增压泵最终研制成功后,将膨化食品生产、烟草加工等行业具有很高的实用价值。
【图文】：

国外也已有许多学者应用Fluent软件做了大量流体相关课题的研究，其中加拿大某高校就针对管路热量输送系统内的两相流进行了Fluent建模分析[301。其速度场分布如图1一1所示。图1一1管路弯曲处速度场分布Fig.l一 1DistributionofVeloeityattheeomerofaPIPe有限元方法是现代结构设计的重要方法之一。近十多年来，有限元方法受计算机技术发展的推动，得到了广泛的应用和发展，它体现在往复泵的结构设计中，使往复泵结构设计更加频繁的使用有限元方法，得到精确的分析计算结

冲模以及柱塞的应力分布做了相关研究，并获得了应力分布图[33]，如图1-2所示。翻时夕旧 5.3SE户生石1，分.23二注6:4.加幻范SDLUTIO讨ST七p‘2及」耳，2嘴，娜帕+O9码朋+O9明朋心朋明明姗(仪派撤撤挑饰姚城01E准袱俐SED毓训二卿瓢翻…口、，，，·议，，，‘”勺耳飞鑫敷鹭图1一2有限元计算后的最大应力分布图Fig.l一 2Distributionofmaximumstress
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH38

【参考文献】

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本文编号：2598048