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聚丙烯环管轴流泵固液两相流研究

发布时间:2020-04-10 02:10
【摘要】:聚丙烯环管轴流泵是Spheripol环管反应器聚丙烯合成工艺的核心循环驱动装置,对整个合成工艺起着极为重要的作用,其实际运行过程中存在轴功率波动等运行不稳定的现象。因此,研究环管轴流泵的内部流动规律,对于该泵的安全稳定运行有着重要意义。本文运用理论分析、试验测试和数值计算相结合的方法,对该泵的固液两相流动作了较为系统的研究,主要工作及创新性成果如下:1、首次将环管反应器固液两相流数值计算研究方法应用于环管轴流泵的内部流动分析,并通过泵性能试验外特性曲线验证了数值计算结果的可靠性。2、通过不同湍流模型数值计算的结果对比,确定了SST模型为适合的湍流模型,并基于此进行全流场三维定常计算。根据计算结果得出:单相丙烯的涡粘系数和湍动能均小于单相清水,其扬程值和效率值均大于单相清水;随着固相颗粒直径的增大,泵的扬程值波动不超过3%,效率值波动不超过0.3%;随着固相体积分数的增大,泵的扬程值和效率值存在明显下降。3、通过非定常数值计算进行压力脉动分析,该泵压力脉动现象明显,是环管轴流泵轴功率波动的影响因素之一;判定固相体积分数的增大和波动也是影响因素之一,并通过不同固相体积分数和不同泵转速的扬程性能曲线,得出调节泵转速在不同体积分数下的修正曲线。
【图文】:

轴流泵,环管,实物,剖面图


聚丙烯合成实现工业化生产并得以飞速发展[3]。其中,Spheripol 环管反应器工艺因其装置便捷、稳定高效等优点,,占据国内聚丙烯总产能的 36.8%[4]。环管轴流泵作为 Spheripol 合成工艺环管反应器的驱动设备,对于整套合成装置的安全稳定运行起着举足轻重的作用[5]。然而,在生产运行过程中,由于介质反应致使固液两相发生体积分数变化,基于清水设计的环管轴流泵易出现轴功率波动等恶劣情况[6][7]。因此,分析环管轴流泵内部流动规律,对于聚丙烯生产工艺具有重大的工程意义。轴流泵是一种常用的叶片泵,广泛运用于排灌、船舶、给排水等领域,具有结构简单、流量大、扬程低等特点。自 20 世纪 70 年代起,国内高校及研究所开始研究轴流泵模型,取得了一系列的进展,但设计方法依旧传统,部分扬程的水力模型存在空缺。环管轴流泵作为一种高扬程轴流泵如图 1.1 所示,其实际扬程远大于常规轴流泵设计范围。且环管轴流泵内部输送介质复杂,包含固态催化剂、液态丙烯、氢气以及反应生成的聚丙烯颗粒,且易出现轴功率波动等恶劣现象。针对多相流介质的泵外特性试验较难实现,而计算流体力学(CFD)技术可以很好地模拟多相流的内部流动特性。因此,采用 CFD 技术分析环管轴流泵内部流动规律,对该泵的优化设计具有较大的参考价值。

技术路线图,欧拉,研究生学位论文,体积分数


合肥工业大学专业硕士研究生学位论文(6)固液两相数值计算:为了更为准确地模拟该泵内部复杂介质地流动规律,借助 CFX 分析软件的欧拉-欧拉两相流函数模型,对该泵固液两相流动进行仿真,分析颗粒粒径以及体积分数对泵外特性及内部流动规律等影响,分析不同体积分数下该泵转速对于扬程的影响规律。(7)总结与展望:简要概括了本文主要的研究内容与成果,总结说明课题研究中存在的不足以及原因,并且对后续研究提出更有参考性的建议。1.3.2 研究流程为了更加系统化地表达本文的研究内容及方法,绘制技术路线图如图 1.2 所示
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TK12;TQ325.14

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本文编号:2621598

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