火电厂脱硫浆液循环泵入口旋流研究及数值模拟

发布时间：2017-08-12 10:25

  本文关键词：火电厂脱硫浆液循环泵入口旋流研究及数值模拟

  更多相关文章： 脱硫浆液循环泵 数值模拟 冲蚀磨损 汽蚀以及激振 入口浆液预旋

【摘要】：本文研究对象为大型火电机组脱硫浆液循环泵,浆液泵是火电机组烟气湿法脱硫系统重要的组成部分,直接影响脱硫系统的脱硫效率和经济性。浆液泵的运行工质为石灰石浆液,其叶轮入口处易发生明显的冲蚀和磨损,鉴于此缘由,本文对浆液泵的冲蚀磨损进行分析,并利用Fluent软件进行数值模拟。在原型泵基础上,提出浆液泵入口浆液预旋改造的研究方案,并进行数值模拟研究,旨在提高浆液泵的防磨抗蚀以及安全稳定运行性能。主要研究工作及创造性成果有：(1)从理论设计、实验研究、数值仿真计算及综合研究概述了固液两相流泵的研究现状,简述了叶片机械基于数值模拟的发展及面临的关键问题。针对文章研究对象——脱硫浆液循环泵,综述其在电厂中的发展前沿、当前应用情况以及存在的问题。(2)根据浆液泵的问题,去现场进行实体泵的测绘,收集整理测绘数据,并利用AutoCAD进行浆液泵叶型和叶轮的绘制,建立三维模型以及绘制优化方案模型。利用Gambit软件对模型进行网格划分及优化,设定边界条件。(3)利用Fluent软件,使用多相流模型,利用常规的数值计算算法对原型泵进行数值计算,结果显示：浆液泵磨损最严重地方是叶轮出口处,汽蚀最严重地方是叶轮进口处,流体激振及流场不均给泵体带来振动,这些现象相互影响,逐步加深；蜗壳外侧及蜗舌处也被磨损,运行久了严重影响浆液泵的运行性能。(4)本文优化方案,让进入叶轮的浆液沿叶轮旋转方向产生合适的预旋,优化方案数值模拟结果显示：能消除流量偏移引起的反向流,让小的反向流随同浆液正预旋一起预旋,完全避免了反向流存在及引起的缺陷；对叶轮出口处的冲击减小,磨损得到改善,同时还能降低冲击损失和摩擦损失等；浆液泵必需汽蚀余量降低,改善泵的汽蚀和流体激振带来的泵体振动；对原型泵运行中产生冲蚀磨损的原因分析正确,符合现场运行情况,并且其改造方案也是成功的。从而得出结论：选取合理的模型,进行合适的入口浆液预旋,数值模拟计算就能够预测泵的性能,并且可以指导火电机组浆液循环泵的设计研究和工程改造。
【关键词】：脱硫浆液循环泵 数值模拟 冲蚀磨损 汽蚀以及激振 入口浆液预旋
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X773
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 引言11-12
• 1.2 液固两相流泵的研究现状12-14
• 1.2.1 概述12
• 1.2.2 理论设计12-13
• 1.2.3 试验研究13
• 1.2.4 数值仿真计算13-14
• 1.2.5 综合研究14
• 1.3 基于数值模拟的叶片机械前沿14-16
• 1.3.1 概述14-15
• 1.3.2 数值模拟方法的发展阶段15
• 1.3.3 数值模拟面临的关键问题15-16
• 1.4 脱硫浆液离心泵前沿发展16-17
• 1.5 本文主要内容17-18
• 第2章 火电厂脱硫浆液循环泵三维模型构建18-29
• 2.1 AutoCAD软件简介18
• 2.2 浆液泵叶轮三维建模18-23
• 2.2.1 叶轮的现场测绘19-21
• 2.2.2 叶片加厚21
• 2.2.3 叶轮三维建模21-23
• 2.3 浆液泵压出室三维建模23-28
• 2.3.1 蜗室设计及计算23-25
• 2.3.2 绘制蜗壳25-28
• 2.4 浆液泵整体三维建模28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 脱硫浆液泵的Fluent数值模拟及分析29-45
• 3.1 计算流体动力学概述29-30
• 3.1.1 计算流体动力学29
• 3.1.2 CFD模拟流程29-30
• 3.1.3 计算流体动力学的特点30
• 3.2 流体流动基本控制方程30-32
• 3.2.1 质量守恒方程30-31
• 3.2.2 动量守恒方程31
• 3.2.3 能量守恒方程31
• 3.2.4 组分质量守恒方程31-32
• 3.2.5 控制方程通用形式32
• 3.3 湍流模型32-34
• 3.3.1 湍流模型分类32
• 3.3.2 常用湍流模型32-34
• 3.4 多相流模型34
• 3.5 数值计算算法分析34
• 3.6 FLUENT软件及前处理器GAMBIT简介34-37
• 3.7 设置Fluent求解器37-40
• 3.8 后处理计算结果40-44
• 3.9 本章小结44-45
• 第4章 浆液泵入口浆液预旋改造研究45-58
• 4.1 浆液泵叶轮及蜗壳磨损45-46
• 4.1.1 磨损机理45
• 4.1.2 磨损危害45-46
• 4.1.3 抗磨技术简介46
• 4.2 浆液泵入口浆液预旋改造方案及数值模拟研究46-49
• 4.2.1 浆液预旋改造方案背景46-47
• 4.2.2 浆液泵入口浆液进行预旋改造的机理分析47
• 4.2.3 入口浆液预旋改造方案的可行性47-48
• 4.2.4 入口浆液预旋改造方案机械机构的实现48-49
• 4.3 数值模拟分析49-56
• 4.3.1 CaCO3颗粒浓度分布情况49-51
• 4.3.2 浆液速度分布情况51-53
• 4.3.3 静压力分布情况53-54
• 4.3.4 湍流动能分布情况54-56
• 4.4 分析浆液泵入口浆液预旋方案结果56-57
• 4.4.1 方案优点56
• 4.4.2 方案缺点56-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第5章 结论与展望58-60
• 5.1 结论58-59
• 5.2 展望59-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果64-65
• 攻读硕士期间参加的科研工作65-66
• 致谢66-67
• 作者简介67

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本文编号：661121