单级双吸离心泵优化设计与试验研究

发布时间：2017-05-30 04:11

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【摘要】：本课题属于国家科技支撑计划重点项目“典型离心泵关键技术研究及工程示范应用(2011BAF14B00)”研究内容之一和福建省经贸委产业技术创新重大项目“工业泵产品技术提升公共服务平台”子项目研究工作。提高水泵使用效率对节能减排具有极其重大的意义。本文主要研究工作和研究成果如下:1.综述了单级双吸离心泵的研究现状、存在的问题、发展趋势以及CFD数值模拟技术在离心泵设计研究中的应用情况。速度系数法设计ES300-435型单级双吸离心泵水力模型。用经验公式计算主要零部件强度和刚性,保证泵运行可靠性和寿命。深入对比国内外单级双吸离心泵,确定ES型单级双吸离心泵的结构形式。2.通过CREO软件创建了ES300-435型单级双吸离心泵的三维几何模型,运用了ICEM对该模型进行了网格划分;在比较和分析了数值模拟中各种湍流模型和计算方法后,利用了ANSYS CFX软件对ES300-435模型进行了数值模拟。数值模拟预测得到的扬程、效率与设计要求趋势基本一致,比较准确的反应了ES300-435的流动情况。3.分析及预测半螺旋形吸水室隔舌安放角对单级双吸离心泵性能影响。半螺旋形吸水室与轴面的隔舌角分别设计为135°、90°、45°,采用CFX软件数值模拟计算单级双吸离心泵的外特性,得到半螺旋形吸水室不同隔舌安放角的QH、Q-η性能曲线,分析了半螺旋形吸水室不同隔舌安放角对单级双吸离心泵水力性能的影响。计算结果表明:在同一工况下,单级双吸离心泵的扬程随着隔舌安放角的增大而增加,而效率则随着隔舌安放角的增大而降低。因此,单级双吸离心泵半螺旋形吸水室增大隔舌安放角的设计方法可以提高扬程。4.创新结构设计:单级双吸离心泵半螺旋形吸水室带导流壁式延伸的分流结构形式,降低泵的旋流损失,提高单级双吸离心泵的水力性能;采用内置冷却润滑机械密封技术,能够更好冷却润滑机械密封,改善泵的稳定性,减小泵的故障率。5.在研究的基础上,提出了泵的性能优化方案,对其余5台单级双吸离心泵进行了性能整改。重新建立三维水力模型,并再次运用数值模拟手段对优化结果进行了检验,结果表明:优化后各泵的效率在额定工况下有了明显提高,达到了82.87%~85.64%,达到了优化性能和节约能源的目的,综合技术指标达到了国际先进水平。
【关键词】：半螺旋形吸水室 隔舌安放角 单级双吸离心泵 数值模拟 导流壁 内置冷却润滑
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH311
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 本文研究的背景、目的及意义11-12
• 1.2 单级双吸离心泵的研究现状及发展趋势12-15
• 1.2.1 国内外单级双吸离心泵概述12-13
• 1.2.2 单级双吸离心泵研究现状13-14
• 1.2.3 单级双吸离心泵存在的问题及发展趋势14-15
• 1.3 本文研究的主要内容15-17
• 第二章 ES300-435 型单级双吸离心泵的设计17-33
• 2.1 概述17
• 2.2 ES300-435 型单级双吸离心泵的水力设计17-24
• 2.2.1 叶轮的水力设计17-21
• 2.2.2 压水室的水力设计21-23
• 2.2.3 吸水室的水力设计23-24
• 2.3 ES300-435 型单级双吸离心泵的强度计算24-27
• 2.3.1 键的强度计算24-25
• 2.3.2 叶片的厚度计算25
• 2.3.3 泵体的强度计算25-26
• 2.3.4 轴承寿命计算26-27
• 2.4 ES300-435 型单级双吸离心泵的结构设计27-33
• 2.4.1 单级双吸离心泵结构特点28-29
• 2.4.2 ES300-435 型单级双吸离心泵创新结构设计29-33
• 第三章 三维数值计算及性能预测33-46
• 3.1 单级双吸离心泵的三维造型33-36
• 3.1.1 叶轮的三维造型33-34
• 3.1.2 压水室的三维造型34-35
• 3.1.3 吸水室的三维造型35
• 3.1.4 水力模型装配35-36
• 3.2 CFX中的湍流模型36-40
• 3.2.1 湍流的控制方程36-37
• 3.2.2 湍流模型37-38
• 3.2.3 离散方法38
• 3.2.4 数值算法38-40
• 3.3 网格生成技术40-41
• 3.4 边界条件的设定41-42
• 3.5 ES300-435 型单级双吸离心泵性能预测42-46
• 第四章 半螺旋形吸水室隔舌安放角对泵性能影响的研究46-52
• 4.1 模型建立与网格划分46-47
• 4.2 数值模拟参数设置47
• 4.3 计算结果和分析47-52
• 4.3.1 模型泵性能预测47-49
• 4.3.2 数值计算结果分析49-52
• 第五章 ES300-435 型单级双吸离心泵外特性试验52-57
• 5.2 ES300-435 型级单双吸离心泵外特性试验52-56
• 5.3 ES300-435 型单级双吸离心泵外特性分析56-57
• 第六章 ES系列单级双吸离心泵与KSB单级双吸离心泵性能对比分析57-60
• 6.1 ES系列单级双吸离心泵性能试验57-59
• 6.2 本课题产品与国外同类产品技术经济指标对比分析59-60
• 第七章 总结与展望60-62
• 7.1 研究总结60-61
• 7.2 研究展望61-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-67
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果67

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8 王s

本文编号：406360