气液两相介质下液力透平力特性的研究

发布时间：2017-08-21 14:26

  本文关键词：气液两相介质下液力透平力特性的研究

  更多相关文章： 液力透平 径向力 轴向力 离心泵 数值模拟

【摘要】：液力透平是一种能量回收装置,它可以对工艺流程中的高压液体能量进行再利用。在实际工业生产中流入液力透平的高压液体中是含有介气体质的,然而气体的存在不仅影响透平的内部流动,而且还会影响到透平所受的径向力和轴向力。所以研究泵反转作透平在气液两相介质中的内部流动情况和所受径向力和轴向力的影响是非常有意义的。本文通过CFD软件对液力透平在进口气体体积分数分别为φ=0.00、0.05、0.10、0.15、0.20的气液两相流进行数值模拟,同时在流量qv,t=78、83.2、88.4、93.6、98.8m3/h这5个工况点对透平所受径向力和轴向力进行研究,主要内容和结论如下： 1.通过比较和分析透平在不同进口气体体积分数下的外特性可知：透平在清水介质时的效率是最高的,在气液两相介质时透平的效率随着进口气体体积分数的增加而逐渐变小,这说明气体的存在对透平效率的影响是很大；透平在气液两相介质时的功率总体要低于其在清水介质中的功率,且功率是随着进口气体体积分数的变大而逐渐变小的；气液两相介质时,透平的压头随着进口气体体积分数的增大而增大,随着流量增大而增大。 2.通过对透平内部流场的分析可知,透平内部气液两相介质的流动随着进口气体体积分数的增大变得不断加剧,相对速度也随之变大；透平内部充满气体但是分布的并不是很均匀,透平从进口到出口的压力是逐渐变小的,因此气体膨胀开来使其在出口处的进口气体体积分数变大。 3.径向力是影响透平稳定运行的主要因素之一,通过CFD数值计算得到透平在不同进口气体体积分数下所受径向力的大小和方向,分析径向力对液力透平的影响；气液两相介质时透平的径向力随着流量的增加先减小而后增大,随着进口气体体积分数的增大而逐渐变小,径向力的方向在沿液流距隔舌80°-130°角之间。 4.轴向力是影响透平稳定运行的主要因素之一,为了实现透平轴向力的定量求解,研究其轴向力受介质的影响和随介质的变化规律。通过CFD数值模拟对透平在不同流量及不同进口气体体积分数的气液两相介质中进行数值模拟,得到透平所受的轴向力、变化规律以及对透平的影响；在气液两相流介质时,透平的轴向力随着流量的增大而先减小后增大,随着进口气体体积分数的增加逐渐减小。
【关键词】：液力透平 径向力 轴向力 离心泵 数值模拟
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH311
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 研究背景和研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 泵反转作液力透平11-15
• 1.2.2 PAT的应用及产生的问题15-17
• 1.3 气液两相流泵研究现状17-20
• 1.3.1 气液两相流泵研究现状17-19
• 1.3.2 气液两相流研究进展19-20
• 1.4 本章小结20-21
• 第2章 CFD数值计算的基本理论21-28
• 2.1 引言21
• 2.2 数值模拟时的湍流模型21-22
• 2.3 数值计算应用的离散方法22-23
• 2.4 多相流的数值模型的选择23-25
• 2.5 两相流的控制方程25-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第3章 液力透平模型建立和网格划分28-40
• 3.1 液力透平的实体建模28-31
• 3.1.1 液力透平叶轮的建模28-29
• 3.1.2 液力透平蜗壳模型的建立过程29-30
• 3.1.3 液力透平整机实体模型生成30-31
• 3.2 网格的划分31-37
• 3.2.1 Gambit软件的简单介绍31-32
• 3.2.2 划分网格32-37
• 3.3 网格质量的检查37-38
• 3.3.1 网格质量分析37
• 3.3.2 网格质量控制37-38
• 3.4 流场边界条件38-39
• 3.4.1 基本假设38
• 3.4.2 边界条件的设定38-39
• 3.4.3 数值模拟的收敛指标39
• 3.5 本章小结39-40
• 第4章 液力透平外特性和内流场的分析40-48
• 4.1 液力透平外特性分析40-43
• 4.2 变含气量时透平内流场的分布及对透平的影响43-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第5章 液力透平径向力和轴向力的分析48-62
• 5.1 液力透平径向力的分析48-53
• 5.1.1 离心泵径向力产生的原因48
• 5.1.2 径向力的计算方法48-49
• 5.1.3 透平所受径向力的计算结果49-51
• 5.1.4 不同气体体积分数对透平径向力的影响51-53
• 5.2 液力透平轴向力的分析53-60
• 5.2.1 透平轴向力产生的原因53-54
• 5.2.2 透平轴向力的模拟结果及计算54-59
• 5.2.3 不同气体体积分数对透平轴向力的影响59-60
• 5.3 本章小结60-62
• 结论与展望62-64
• 1 结论62-63
• 2 存在的不足与展望63-64
• 2.1 不足63
• 2.2 展望63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨军虎;袁亚飞;蒋云国;马文瑛;宋怀德;;离心泵反转作为能量回收透平的性能预测[J];兰州理工大学学报;2010年01期

2 鞠茂伟;常宇清;周一卉;;工业中液体压力能回收技术综述[J];节能技术;2005年06期

3 卢金铃 ,席光 ,祁大同;气液两相流泵的研究进展[J];流体机械;2001年12期

4 杨军虎;张雪宁;王晓晖;孙庆冲;张建华;;能量回收液力透平研究综述[J];流体机械;2011年06期

5 刘甲凡;泵作水轮机运行的特性分析[J];农业机械学报;1997年03期

6 Fred Buse;薛敦松;;将离心泵当作水力透平使用[J];化工与通用机械;1981年10期

7 陈刚;;加氢装置用能分析及节能措施[J];齐鲁石油化工;2007年03期

8 杜延茂;水泵用作发电时的性能分析[J];四川工业学院学报;1999年01期

9 余良俭，陈允中;液力能量回收透平在石化行业中的应用[J];石油化工设备技术;1996年04期

10 杨孙圣;孔繁余;宿向辉;陈浩;;泵及泵用作透平时的数值模拟与外特性实验[J];西安交通大学学报;2012年03期

，

本文编号：713428