叶片型线影响渣浆泵水力性能及叶轮磨损特性分析

发布时间：2020-06-14 08:39

【摘要】：离心式渣浆泵广泛应用于采矿、冶金、电力、环保等涉及固液两相介质输送的行业和领域,介质中的硬质固体颗粒对泵的过流部件产生强烈的磨蚀,导致渣浆泵存在效率低、过流部件寿命短等突出问题。本文以LC100/350型的渣浆泵为对象,以石灰石浆液为介质,采用对数螺旋线进行叶片型线的控制,由离散相模型(DPM)进行数值模拟,分析渣浆泵叶轮叶片型线、固相参数与其内流动特性和磨损特性之间的复杂关系。对90°、100°、110°、120°四种包角的对数螺旋线叶片型线及不同颗粒速度、粒径、浓度下的泵内流动及外特性进行分析,分析结果表明:1、采用变角螺线法设计的圆柱形叶片整体上有利于降低泵的轴功率,提升水力效率,但将导致扬程的小幅降低。总体上,叶轮的磨损强度随着叶片包角的增大而增大,水力效率随着包角的增大而提升,两者的影响存在一定的制约。四种叶型中,安放角呈线性变化的100°包角的叶型叶轮的磨损强度最小。2、叶轮磨损强度主要分布在后盖板,因此后盖板壁面的平均磨损强度可以用来表征叶轮磨损特性。由于渣浆泵叶轮各个流道具有轴对称性,因此叶轮后盖板的磨损区域的大小及强度在各流道内分布具有相似性。磨损强度与固相浓度的大小呈正相关关系,某一位置的固相浓度越高,则该位置的磨损强度也越大。4种叶型的叶轮流道内的叶轮中间平面和轴面湍流强度分布相似并且规律基本一致:湍流强度较大的区域主要集中在漩涡和脱流发生的位置,即流道中靠近叶片背面的一侧;随着叶片包角的增大,叶轮内的湍流强度逐渐降低,效率逐渐增大。3、固相参数对泵性能的影响方面。进口颗粒速度的影响:随着流量的增大,磨损强度先增大后减小,在额定工况点磨损强度最大,该点的的效率也最高;小流量工况下叶片包角对叶轮磨损特性影响不大,大流量工况下该影响要显著得多。进口颗粒粒径的影响:随着颗粒粒径的增大,叶轮平均磨损强度逐渐增大;不同颗粒粒径条件下,磨损特性随包角的变化曲线趋势是完全一致的。固相浓度的影响:随着固相浓度的增大,叶轮平均磨损强度逐渐增大;不同固相浓度条件下,磨损特性随包角的变化曲线趋势是完全一致的。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH38
【图文】：

理成直观地显示渣浆泵内流动特性图片、视频等[ 6 6 ]。CFD 是由流体力学发展而来，通过对 Navier-Stokes 方程离散化迭代求解的数值计算方法。可以对各种流动条件下流体的运动规律进行总结分析[ 6 7 ]。CFD 方法、试验方法和理论分析方法是分析研究流体运动的三大手段。通过这些方法解决了一个个流动问题。而单从数值计算的角度来看，节约成本方便快捷结果处理简单是其优势。所以本文选择 Fluent 16.0 对渣浆泵进行数值模拟，进而分析渣浆泵的水力性能和磨损特性。2.1 研究对象渣浆泵由于在输送含有悬浮颗粒或者密度相对比较高的两相流体中的优良性能，，故而在开采矿物、化学工程工艺、金属材料制备、煤炭发电、土木建筑、环境保护等涉及到固液两相介质输送的各行各业中发挥了重要的作用。为便于和实际磨损情况作对比研究，以襄樊五二五泵业的 LC100/350 型的渣浆泵为研究对象，其叶轮尺寸如图 2.1 所示，该渣浆泵的三维过流计算区域如图 2.2 所示。设计参数见表 2.1。

图 2.2 渣浆泵三维模型模型由 ProE 5.0 三维建模软件建立，、蜗壳和出口延伸段组成。由于型线的轮主要几何参数见表 2.2。表 2.2 叶轮主要几何参数参数 取值叶片包角 φ/(°)叶轮进口直径D1/mm95°120叶轮出口直径D2/mm350片进口安放角β1/(°)片出口安放角β2/(°)叶片数Z叶片出口宽度b2/mm3527538

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本文编号：2712531