矿用潜水电泵优化设计与试验研究

发布时间：2020-08-07 05:05

【摘要】： 随着国内煤矿采掘业的蓬勃发展,矿用潜水电泵的需求量逐年递增,其主要用于矿内输送含有沙子、泥浆、矿渣等固体介质的污水。由于这种特殊使用环境,如果按照清水泵来设计,过流部件就会很容易发生磨损,泵在使用过程中就会表现出寿命短、效率低的特点。要解决这一问题,不仅要使用高性能的耐磨材料,更重要的是要对泵内的两相流动进行分析研究,按照两相流理论来进行水力设计。因此,本文将从两相流理论入手,对矿用潜水电泵进行优化设计。主要研究工作和成果如下: 1、根据蔡保元两相流理论中提出的“进口堵塞”和“出口抽吸”原理,选择对固液两相流泵效率影响较大的三个因素:叶片进口冲角Δβ、叶片出口安放角β_2及叶片数Z,对以上三因素分别取3个水平,采用L_9(3~4)正交表,得到9个试验方案。 2、对正交试验中9个方案分别进行单相清水模拟和固液两相流模拟,相比清水模拟而言,在两相流模拟中泵的效率和扬程都有所降低,通过极差值计算和直方图可以看出,叶片出口安放角β_2和叶片数Z在清水模拟和两相流模拟的最优方案中取值不同。 3、通过对正交试验中空白列的极差分析,可以得出对效率指标影响不大的因素(如本文中叶片包角φ、叶轮出口直径D_2),可根据实际情况作出调整,不会影响试验结果分析。 4、小固体颗粒在叶轮内集中分布于叶片工作面,并沿工作面向外运动,在叶轮出口处以很小的出口角流出,部分颗粒会在叶片出口处与叶片工作面相撞,会加剧叶片的磨损,因此在设计固液两相流泵叶轮时,β_2不易过大。 5、β_2值的减小,可以改善泵的轴功率特性,减少泵因过载而烧毁电动机事故的发生,提高了泵的稳定性。在这一点上,统一了两相流理论和饱和轴功率特性。 6、通过对全流场模型和非全流场模型的计算结果对比,发现口环泄漏和圆盘摩擦损失对泵效率影响较大,经过样机试验,表明全流场模型计算结果与试验值能更好的吻合。 7、基于Fluent和正交试验,采用两相流理论对BQS20-40-5.5型泵进行优化设计,在设计工况下,泵效率高于国家标准的规定值,达到了预期的目的。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH311
【图文】：

口系数取为4.0，叶轮出口直径DZ=185~，出口宽度bZ=16mm，这比原叶轮宽度n.4~加大了4.6mm，可以解决泵的过污能力，进口直径Dj=50mm，比原来的55ron。减小一些，有利于提高水泵效率，其余参数如图3一4所示。材料及其剪应力[T〕[T〕米10人一 5Pa(N/M人2) 333555343一一44111 444555441一一53999 4440Crrr637一一73555 333Cr1333539一一687773335CrMooo687一一78555雄转敬垂红~叶片攀之攀出~d角垂奢又交爷奋人公爪石淤、拭洲一一竹次份---一份~态{月50_{邃八l{.m叫!咬币加】50葬如巾匆竺公州一_:袅:三噢长誉鑫幸11一

本文编号：2783526