脱硫除尘用泵参数优化及其性能预测研究

发布时间：2017-06-21 17:09

  本文关键词：脱硫除尘用泵参数优化及其性能预测研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：煤炭资源作为现代能源燃料会产生大量的二氧化碳、二氧化硫等废气,因此引发的环境问题亟需我们去解决。因此,脱硫系统从环境保护的角度来说就显得异常重要,而脱硫除尘用泵是脱硫系统中的重要装置。因此,针对传统泵在这一方面的不足,本文旨在设计出一种脱硫除尘用泵,不仅能够满足高效率、耐蚀抗腐、节能环保、不受工况影响等要求,还能达到脱硫除尘的效果。 本文主要围绕以下几方面来展开工作： (1)整合脱硫除尘用泵特殊工况要求,用传统设计方法设计了泵的水力部分,利用CFturbo软件建立了泵的参数化模型； (2)利用CFD软件Pumplinx对脱硫除尘用泵的内流场进行数值模拟与分析,并对其效率和汽蚀情况进行了初步的预测； (3)基于流场数值模拟技术分析,选定脱硫除尘用泵参数中叶轮出口宽度、叶片进口角、出口角和包角作为影响因素来设计正交实验,通过极差分析得出各个参数对单一质量评价指标的影响大小,并得出最佳参数组合,模拟验证了其合理性,从而为脱硫除尘用泵的设计提供参考依据。 (4)运用遗传算法优化算法,通过选定叶轮出口宽度b2、叶片进口角β1、叶片出口角β2以及包角,对它们进行交叉和变异计算,得到新的子代参数组合,通过Pumplinx软件分别进行内部流场模拟进而找到最优的参数组合,以此参数组合作为优化的结果与初始的脱硫除尘用泵的效率和汽蚀情况进行了对比,说明了通过遗传算法对脱硫除尘用泵进行优化的可行性。 (5)建立以脱硫除尘用泵能量损失、汽蚀余量最小为目标函数,以叶轮直径D2、叶片进口安放角β1、叶片出口安放角β2、叶片数Z、叶轮出口宽度数b2、叶片进口直径D1作为设计变量,建立多目标函数进行求解,模拟的结果显示此优化模型的效果较好,实用价值比较高,为脱硫除尘用泵叶轮主要参数的优化提供了一种新的方法。 文章通过对脱硫除尘用泵的设计以及内部流场的分析,设计完成了脱硫除尘用泵的正交试验方案,通过极差分析得到了各参数对泵的效率、汽蚀余量影响顺序,并结合遗传算法得到了脱硫除尘用泵最优结构参数,提高了脱硫除尘用泵的效率。
【关键词】：脱硫除尘用泵 结构设计 数值模拟 流场分析 极差分析 优化设计
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X701;TH38
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-10
• 目录10-12
• 第一章 概论12-17
• 1.1 脱硫除尘用泵研究目的和意义12-13
• 1.2 研究现状与发展概况13-14
• 1.2.1 国外研究现状13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.3 研究背景及主要内容14-16
• 1.3.1 课题来源14-15
• 1.3.2 本文主要研究内容15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第二章 脱硫除尘用泵的结构设计17-37
• 2.1 概述17
• 2.1.1 脱硫除尘用泵过流部件的选材17
• 2.2 脱硫除尘用泵的水力设计17-26
• 2.2.1 脱硫除尘用泵的水力设计基本方法17
• 2.2.2 比转数的计算与效率的估算17-19
• 2.2.3 脱硫除尘用泵的轴径和叶轮轮毂直径的计算19-20
• 2.2.4 脱硫除尘用泵叶轮部分的设计20-25
• 2.2.5 叶片的绘型25-26
• 2.3 脱硫除尘用泵涡室的主要结构参数计算26-30
• 2.3.1 基圆直径D_3的计算26
• 2.3.2 涡室进口宽b_3的计算26-27
• 2.3.3 涡室各断面面积计算27-28
• 2.3.4 涡室的绘型28-30
• 2.4 脱硫除尘用泵装图30
• 2.5 脱硫除尘用泵的三维建模30-36
• 2.5.1 CFturbo软件简介30-32
• 2.5.2 脱硫除尘用泵叶轮模型的建立32-35
• 2.5.3 叶轮模型的生成35
• 2.5.4 脱硫除尘用泵蜗壳模型的生成35-36
• 2.5.5 脱硫除尘用泵流体域的分离36
• 2.6 本章小结36-37
• 第三章 脱硫除尘用泵流场的数值模拟与分析37-48
• 3.1 计算流体动力学理论基础37
• 3.1.1 计算流体动力学基本思想37
• 3.2 脱硫除尘用泵流场内部数值模拟方法37-42
• 3.2.1 Pumplinx软件介绍37-39
• 3.2.2 脱硫除尘用泵流体域模型的建立39-40
• 3.2.3 设置模拟条件40-42
• 3.3 模拟结果分析42-47
• 3.3.1 出口压力分析42-44
• 3.3.2 泵的汽蚀现象44-45
• 3.3.3 汽蚀对泵的严重后果45
• 3.3.4 汽蚀模拟分析45-47
• 3.3.5 改进措施47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 基于脱硫除尘用泵流场分析的正交试验设计48-58
• 4.1 参数正交试验设计48-49
• 4.2 脱硫除尘用泵参数的正交表选定49-53
• 4.2.1 综合评价指标函数50
• 4.2.2 正交实验及实验数据处理50-53
• 4.3 正交实验结果分析53-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 基于脱硫除尘用泵流场分析的优化设计58-65
• 5.1 优化设计方法的选择58
• 5.2 脱硫除尘用泵优化设计的研究意义58-59
• 5.3 遗传算法介绍59
• 5.4 遗传算子59
• 5.5 遗传算法求解步骤59
• 5.6 遗传算法求解过程59-63
• 5.7 本章小结63-65
• 第六章 基于函数求解的脱硫除尘用泵叶轮多目标优化设计65-76
• 6.1 多目标优化65-66
• 6.1.1 多目标优化函数65-66
• 6.2 建立目标函数66-72
• 6.2.1 脱硫除尘用泵损失最小分目标函数66-69
• 6.2.2 脱硫除尘用泵汽蚀余量最小分目标函数69-72
• 6.3 统一目标函数72-73
• 6.4 优化方法73-74
• 6.5 优化结果74-75
• 6.6 本章小结75-76
• 第七章 结论与展望76-78
• 7.1 结论76
• 7.2 展望76-78
• 参考文献78-82
• 攻读学位期间发表的学术论文82-83
• 致谢83

【参考文献】

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1 冯建军,罗兴，

本文编号：469372