空化条件下离心泵轴向力特性试验及分析
发布时间：2021-07-30 13:43
在实际应用中,由于选型不合理、安装不符合设计要求以及离心泵本身的空化性能较差等因素,造成离心泵运行中发生空化现象,同时也会引起轴向力的变化。目前,对空化条件下离心泵轴向力特性的研究报道极少。本文主要采用试验及数值模拟的方法,分析了空化条件下不同平衡孔直径和流量对前后泵腔压力、平衡腔压力的影响,进而研究空化条件下轴向力特性,主要工作和结论有:（1）叶轮平衡孔直径对泵空化性能影响的研究。设计了可在同一叶轮上实现不同直径平衡孔更换的平衡孔套装置,通过使用水环真空泵改变进口真空度,以改变离心泵空化状态。在小流量、设计流量和大流量三个工况下,对平衡孔直径为4、6、8、11mm的试验泵分别进行试验测试。得出叶轮平衡孔直径对泵临界托马空化数有一定的影响,但影响较小。此外,不同平衡孔直径下,临界托马空化系数随流量的变化趋势基本一致,皆随流量的增加而升高。（2）空化对泵腔和平衡腔液体压力影响的研究。通过在泵盖上开设测压孔,测得泵腔和平衡腔液体压力值,通过无量纲处理后绘制出不同流量和不同平衡孔直径工况下压力系数与托马空化数的关系曲线,分析空化对前、后泵腔和平衡腔液体压力的影响,得出压力系数随托马空化数的变...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
空化和空蚀示意图
图 1.1 空化和空蚀示意图，许多研究者针对空化现象发生的机理进行了研究[1素离心泵内流体介质本身的性质、内部压力和温度。聚力不同，而同一种流体介质不同条件下具有不同的体介质的沸点低、含气量或含杂质量多时容易发生空为表压加当地大气压，当地大气压与地域和气候有关所差别；流体介质的温度与其饱和蒸汽压有关，因此度存在一定关系。针对离心泵空化现象，学者通过试研究了空化特性。苏永生[16]等搭建了离心泵同转速降况试验台，如图 1.2 所示。通过采集 3 种工况水离心动信号进行空化模拟试验，利用试验得到了声压曲线离心泵空化过程的实时监测。
由轴向力输出、轴向力输入、轴向力数值显示和砝码测力机构四部分组成，如图1.3 所示。1.离心泵； 2.液压测力机构； 3.电机； 4.砝码测力机构图 1.3 测定轴向力的试验装置该试验装置的基本原理为泵运转时，利用两个静态液压测力系统的差动压力来确定泵轴向力的大小。该测定装置运用两种方法同时直接测量轴向力，具有自校功能，轴向力的读取相当方便快捷，且准确性极高。试验装置虽然能够准确测量离心泵轴向力，但需耗费大量时间和财力。随着计算机技术的发展，CFD 技术在流体机械中的应用逐渐成熟，基于 CFD 求解离心泵的轴向力可以有效地提高效率、降低工作量和经费。黄思[44]等以 KCP80×50-315 型单级单吸悬臂式离心泵为研究对象，通过 CFD 进行了全工况下泵全流场的数值模拟，得到了离心泵轴向力，并通过试验验证了模拟结果的有效性和精度。研究结果表明离心泵外特性模拟值与实测值相对误差较小，轴向力存在一定的偏差，但模拟结果与实测值随流量的总体变化趋势较为一致。施卫东[45]等以250QJ50 型井用潜水泵为研究对象，采用 CFD 软件数值模拟的方法预测了轴向力，并通过试验进行了验证。结果表明当流量为 20-60m3/h 时，数值模拟结果与试验值较为吻合，平均误差为 5.76%。此外得出叶轮内表面所受轴向力约占整体轴向力的 80%
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速离心泵叶轮的平衡孔对其性能的影响分析[J]. 晁文雄,魏春梅,何彬,王淑红. 应用能源技术. 2018(01)
[2]不同设计参数对离心泵内部不对称空化的影响[J]. 王海彬,朱荣生,王秀礼,王学吉,卢永刚,戚龙喜. 水泵技术. 2017(06)
[3]离心泵空化流场叶轮力特性研究[J]. 何敏,王成昌,李小强. 通用机械. 2017(08)
[4]离心泵平衡孔液体泄漏量试验与分析[J]. 刘在伦,陈小昌,王东伟,侯祎华. 农业工程学报. 2017(07)
[5]叶轮平衡孔直径对离心泵水力性能的影响[J]. 刘在伦,石福翔,王仁忠,张森,孙雨. 兰州理工大学学报. 2016(06)
[6]叶顶间隙对喷水推进轴流泵空化性能影响[J]. 韩吉昂,李普泽,钟兢军. 科学技术与工程. 2016(33)
[7]基于全流场的离心泵轴向力计算及实验验证[J]. 黄思,陈军荣,张雪娇,区国惟. 水泵技术. 2016(03)
[8]离心泵内流场空化特性的数值模拟研究[J]. 明廷锋,郭井加,曹玉良,章军. 机电工程. 2016(06)
[9]离心叶轮平衡机构轴向力的计算与分析[J]. 李景悦,严敬,赖喜德,罗丽. 西华大学学报(自然科学版). 2015(03)
[10]平衡孔直径对离心泵性能及平衡腔压力的影响[J]. 董玮,楚武利. 农业机械学报. 2015(06)
博士论文
[1]离心泵空化及其诱导振动噪声研究[D]. 王勇.江苏大学 2011
硕士论文
[1]离心泵平衡孔泄漏特性研究[D]. 周金鑫.兰州理工大学 2017
[2]离心泵平衡孔泄漏量对轴向力特性影响的研究[D]. 陈小昌.兰州理工大学 2017
[3]离心泵进口回流诱导的空化特性研究[D]. 沈陈栋.江苏大学 2016
[4]离心泵内部空化流动的数值研究[D]. 郭庆.华中科技大学 2014
[5]基于叶轮设计的IS65型离心泵空化性能改进的研究[D]. 李辉.江西理工大学 2011
[6]基于CFD技术改善离心泵内部空化性能的研究[D]. 赵希枫.兰州理工大学 2009
[7]离心泵全流道内空化流场的数值模拟及预测[D]. 张文军.兰州理工大学 2008
[8]HGK型离心泵汽蚀原因分析及解决方案研究[D]. 吕斌.大连交通大学 2007
本文编号：3311513
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
空化和空蚀示意图
图 1.1 空化和空蚀示意图，许多研究者针对空化现象发生的机理进行了研究[1素离心泵内流体介质本身的性质、内部压力和温度。聚力不同，而同一种流体介质不同条件下具有不同的体介质的沸点低、含气量或含杂质量多时容易发生空为表压加当地大气压，当地大气压与地域和气候有关所差别；流体介质的温度与其饱和蒸汽压有关，因此度存在一定关系。针对离心泵空化现象，学者通过试研究了空化特性。苏永生[16]等搭建了离心泵同转速降况试验台，如图 1.2 所示。通过采集 3 种工况水离心动信号进行空化模拟试验，利用试验得到了声压曲线离心泵空化过程的实时监测。
由轴向力输出、轴向力输入、轴向力数值显示和砝码测力机构四部分组成，如图1.3 所示。1.离心泵； 2.液压测力机构； 3.电机； 4.砝码测力机构图 1.3 测定轴向力的试验装置该试验装置的基本原理为泵运转时，利用两个静态液压测力系统的差动压力来确定泵轴向力的大小。该测定装置运用两种方法同时直接测量轴向力，具有自校功能，轴向力的读取相当方便快捷，且准确性极高。试验装置虽然能够准确测量离心泵轴向力，但需耗费大量时间和财力。随着计算机技术的发展，CFD 技术在流体机械中的应用逐渐成熟，基于 CFD 求解离心泵的轴向力可以有效地提高效率、降低工作量和经费。黄思[44]等以 KCP80×50-315 型单级单吸悬臂式离心泵为研究对象，通过 CFD 进行了全工况下泵全流场的数值模拟，得到了离心泵轴向力，并通过试验验证了模拟结果的有效性和精度。研究结果表明离心泵外特性模拟值与实测值相对误差较小，轴向力存在一定的偏差，但模拟结果与实测值随流量的总体变化趋势较为一致。施卫东[45]等以250QJ50 型井用潜水泵为研究对象，采用 CFD 软件数值模拟的方法预测了轴向力，并通过试验进行了验证。结果表明当流量为 20-60m3/h 时，数值模拟结果与试验值较为吻合，平均误差为 5.76%。此外得出叶轮内表面所受轴向力约占整体轴向力的 80%
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速离心泵叶轮的平衡孔对其性能的影响分析[J]. 晁文雄,魏春梅,何彬,王淑红. 应用能源技术. 2018(01)
[2]不同设计参数对离心泵内部不对称空化的影响[J]. 王海彬,朱荣生,王秀礼,王学吉,卢永刚,戚龙喜. 水泵技术. 2017(06)
[3]离心泵空化流场叶轮力特性研究[J]. 何敏,王成昌,李小强. 通用机械. 2017(08)
[4]离心泵平衡孔液体泄漏量试验与分析[J]. 刘在伦,陈小昌,王东伟,侯祎华. 农业工程学报. 2017(07)
[5]叶轮平衡孔直径对离心泵水力性能的影响[J]. 刘在伦,石福翔,王仁忠,张森,孙雨. 兰州理工大学学报. 2016(06)
[6]叶顶间隙对喷水推进轴流泵空化性能影响[J]. 韩吉昂,李普泽,钟兢军. 科学技术与工程. 2016(33)
[7]基于全流场的离心泵轴向力计算及实验验证[J]. 黄思,陈军荣,张雪娇,区国惟. 水泵技术. 2016(03)
[8]离心泵内流场空化特性的数值模拟研究[J]. 明廷锋,郭井加,曹玉良,章军. 机电工程. 2016(06)
[9]离心叶轮平衡机构轴向力的计算与分析[J]. 李景悦,严敬,赖喜德,罗丽. 西华大学学报(自然科学版). 2015(03)
[10]平衡孔直径对离心泵性能及平衡腔压力的影响[J]. 董玮,楚武利. 农业机械学报. 2015(06)
博士论文
[1]离心泵空化及其诱导振动噪声研究[D]. 王勇.江苏大学 2011
硕士论文
[1]离心泵平衡孔泄漏特性研究[D]. 周金鑫.兰州理工大学 2017
[2]离心泵平衡孔泄漏量对轴向力特性影响的研究[D]. 陈小昌.兰州理工大学 2017
[3]离心泵进口回流诱导的空化特性研究[D]. 沈陈栋.江苏大学 2016
[4]离心泵内部空化流动的数值研究[D]. 郭庆.华中科技大学 2014
[5]基于叶轮设计的IS65型离心泵空化性能改进的研究[D]. 李辉.江西理工大学 2011
[6]基于CFD技术改善离心泵内部空化性能的研究[D]. 赵希枫.兰州理工大学 2009
[7]离心泵全流道内空化流场的数值模拟及预测[D]. 张文军.兰州理工大学 2008
[8]HGK型离心泵汽蚀原因分析及解决方案研究[D]. 吕斌.大连交通大学 2007
本文编号：3311513
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