单轴双输送低比转速离心泵的设计与性能研究
发布时间：2020-07-18 23:06
【摘要】： 低比转速离心泵广泛应用于石油、化工及制药等领域输送小流量高扬程介质。本文提出了一种新型结构的单轴双输送低比转速离心泵,并对其进行了水力、结构设计及性能研究。它是一种崭新结构,具有两套独立的过流部件,单轴可以实现两种介质的输送。采用数值计算和试验验证相结合的研究方法,对所设计的单轴双输送离心泵进行了研究,旨在了解单轴双输送离心泵内部流动情况以及外特性性能,为单轴双输送离心泵设计和改进提供依据。具体研究内容包括以下几个方面: (1)给出了单轴双输送低比转速离心泵过流部件的水力设计方法,提出了整体结构的设计方案,并采用复合叶轮设计法设计了一台单轴双输送低比转速离心泵。 (2)介绍了本文计算所采用的数值方法;利用Pro/E对单轴双输送离心泵的一套过流部件吸水室、复合叶轮以及蜗壳进行了建模。利用NUMECA软件,采用结构化网格对过流部件进行了网格划分。 (3)采用雷诺时均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras模型湍流模型对单轴双输送离心泵一侧过流部件内部流动进行了数值模拟计算,采用冻结转子法处理叶轮与蜗壳间动静耦合流动的参数传递,得到了单轴双输送离心泵内部流场分布,分析了内部流动特征,并进行了性能预测。 (4)对单轴双输送离心泵进行了试验研究。确定试验方案,搭建试验台,进行了单轴双输送离心泵的性能试验。将试验测试结果与数值预测结果进行分析比较,验证了数值模拟的准确性,为下一步的离心泵的优化设计提供参考。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH311
【图文】：
2 2 2v2为叶片出口厚度。可以看出，增大叶片出口角 β2可以有效提高离心泵的扬程系数，但 β2过大会导致叶道扩散严重，使叶轮流道产生脱流，这也是导致低比转速离心泵小流量不稳定性。通场分析和流动测试的研究，离心叶轮内的流动主要由相对速度较小的尾流区和近似于性的射流区所组成，如图 2.1 所示。在叶轮流道内，由于叶片对流液受做功不均匀，导致叶片出口处非工作面出现边界层产生分离的现象，从而使液流在边界层附近产生和脱流。在小流量下，回流和脱流变得更强，是流液能量损失增大。在离心泵的外特线上表现为扬程-流量特性线存在正斜率上升段[27]。通过在叶轮流道内容易产生回流和脱流的部位增添短叶片，可以有效改善叶轮流道液流速度分布情况，如图 2.2 所示。通过设置短叶片，使得靠近长叶片出口处非工作近的流液受到短叶片加工作用增加，有效阻止了边界层的分离和脱流的产生，同时出叶片数增加，就可以采用较大的叶片出口角，因此复合叶轮具有扬程系数较高的优点
2 2 2v2为叶片出口厚度。可以看出，增大叶片出口角 β2可以有效提高离心泵的扬程系数，但 β2过大会导致叶道扩散严重，使叶轮流道产生脱流，这也是导致低比转速离心泵小流量不稳定性。通场分析和流动测试的研究，离心叶轮内的流动主要由相对速度较小的尾流区和近似于性的射流区所组成，如图 2.1 所示。在叶轮流道内，由于叶片对流液受做功不均匀，导致叶片出口处非工作面出现边界层产生分离的现象，从而使液流在边界层附近产生和脱流。在小流量下，回流和脱流变得更强，是流液能量损失增大。在离心泵的外特线上表现为扬程-流量特性线存在正斜率上升段[27]。通过在叶轮流道内容易产生回流和脱流的部位增添短叶片，可以有效改善叶轮流道液流速度分布情况，如图 2.2 所示。通过设置短叶片，使得靠近长叶片出口处非工作近的流液受到短叶片加工作用增加，有效阻止了边界层的分离和脱流的产生，同时出叶片数增加，就可以采用较大的叶片出口角，因此复合叶轮具有扬程系数较高的优点
照顾到离心泵出口法兰尺寸符合法兰标准，此外，为了减少扩散损失，扩散角应在 8o~1液体按要求的条件引入叶轮，其流动状态直定的影响，尤其对泵的气蚀性能影响较大。场，如速度分布均匀，大小适当，方向（环泵整体结构设计要求，本次吸水室设计采用 2.3 所示。常用于杂质泵和多级泵。在环形速度场。流体流动损失较大，且流动不均匀求：的进口，即是泵的进口，吸水室进口直径应采的断面。环形吸水室的 O-O 断面，认为有一相同。具体结构形式，根据泵的总体结构确定
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH311
【图文】：
2 2 2v2为叶片出口厚度。可以看出，增大叶片出口角 β2可以有效提高离心泵的扬程系数，但 β2过大会导致叶道扩散严重，使叶轮流道产生脱流，这也是导致低比转速离心泵小流量不稳定性。通场分析和流动测试的研究，离心叶轮内的流动主要由相对速度较小的尾流区和近似于性的射流区所组成，如图 2.1 所示。在叶轮流道内，由于叶片对流液受做功不均匀，导致叶片出口处非工作面出现边界层产生分离的现象，从而使液流在边界层附近产生和脱流。在小流量下，回流和脱流变得更强，是流液能量损失增大。在离心泵的外特线上表现为扬程-流量特性线存在正斜率上升段[27]。通过在叶轮流道内容易产生回流和脱流的部位增添短叶片，可以有效改善叶轮流道液流速度分布情况，如图 2.2 所示。通过设置短叶片，使得靠近长叶片出口处非工作近的流液受到短叶片加工作用增加，有效阻止了边界层的分离和脱流的产生，同时出叶片数增加，就可以采用较大的叶片出口角，因此复合叶轮具有扬程系数较高的优点
2 2 2v2为叶片出口厚度。可以看出，增大叶片出口角 β2可以有效提高离心泵的扬程系数，但 β2过大会导致叶道扩散严重，使叶轮流道产生脱流，这也是导致低比转速离心泵小流量不稳定性。通场分析和流动测试的研究，离心叶轮内的流动主要由相对速度较小的尾流区和近似于性的射流区所组成，如图 2.1 所示。在叶轮流道内，由于叶片对流液受做功不均匀，导致叶片出口处非工作面出现边界层产生分离的现象，从而使液流在边界层附近产生和脱流。在小流量下，回流和脱流变得更强，是流液能量损失增大。在离心泵的外特线上表现为扬程-流量特性线存在正斜率上升段[27]。通过在叶轮流道内容易产生回流和脱流的部位增添短叶片，可以有效改善叶轮流道液流速度分布情况，如图 2.2 所示。通过设置短叶片，使得靠近长叶片出口处非工作近的流液受到短叶片加工作用增加，有效阻止了边界层的分离和脱流的产生，同时出叶片数增加，就可以采用较大的叶片出口角，因此复合叶轮具有扬程系数较高的优点
照顾到离心泵出口法兰尺寸符合法兰标准，此外，为了减少扩散损失，扩散角应在 8o~1液体按要求的条件引入叶轮，其流动状态直定的影响，尤其对泵的气蚀性能影响较大。场，如速度分布均匀，大小适当，方向（环泵整体结构设计要求，本次吸水室设计采用 2.3 所示。常用于杂质泵和多级泵。在环形速度场。流体流动损失较大，且流动不均匀求：的进口，即是泵的进口，吸水室进口直径应采的断面。环形吸水室的 O-O 断面，认为有一相同。具体结构形式，根据泵的总体结构确定
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 李家春;;LARGE EDDY SIMULATION OF COMPLEX TURBULENT FLOWS:PHYSICAL ASPECTS AND RESEARCH TRENDS[J];Acta Mechanica Sinica;2001年04期
2 朱祖超,王乐勤;超低比转速低温离心泵的设计理论及工程实现[J];低温工程;1998年01期
3 宁方飞,徐力平;Spalart—Allmaras湍流模型在内流流场数值模拟中的应用[J];工程热物理学报;2001年03期
4 杨华,谷传纲,王彤;时间推进法求解离心泵内部不可压流场[J];工程热物理学报;2005年01期
5 郭鹏程;郑小波;罗兴
本文编号：2761553
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/2761553.html
