过渡流道结构参数对离心泵性能的影响

发布时间：2020-08-03 07:55

【摘要】：蜗壳式多级泵以其高效区域宽,性能曲线平缓,振动和噪声小,机加工量少和装配维修方便等优点被广泛使用于石油化工、冶金制造、矿山排水和民用高层给水等方面。在实际应用中,过渡流道内的水力损失较大,严重影响了离心泵的性能。因此,本文选200SHL160×2型石油化工流程泵为研究对象,基于数值模拟,深入探讨过渡流道的结构参数对离心泵性能和内部流动规律的影响。所做的主要工作和取得的成果如下:1.查阅国内外蜗壳式多级泵的研究现状,着重剖析过渡流道的研究进展;对所选择的离心泵进行数值模拟,重点分析过渡流道的内部流动特性。结果表明:随着流量的增加,过渡流道的水力损失越大,且小流量工况下,这种变化趋势较缓,而大流量工况下,这种变化趋势较快;由于流道的面积变化和弯曲,扩散段和过渡段有二次流、漩涡形成。2.用四种不同径向长度的过渡流道匹配所选择的离心泵得到不同的模型,并对各个模型进行数值计算。根据数值模拟结果分析了泵的能量特性和过渡流道内部的流动状态。结果表明:小流量工况下,过渡流道径向长度的改变对离心泵性能的影响不大,但在设计工况和大流量工况下,随着过渡流道径向长度的减小,过渡流道的水力损失越严重,离心泵的扬程和效率均有所减低,效率最大相差3.4%;径向长度的变化,对过渡流道内部的压力分布影响较小,而对速度分布影响较大。3.提出过渡流道断面面积均匀增大的线型变化和非均匀增大的凹型、凸型变化。将过渡流道径向长度为420mm的离心泵作为研究对象,在不同工况下,分别对这三种形式过渡流道的离心泵进行数值计算,并对离心泵的内、外特性及内部流场分布进行分析。结果表明:在设计工况下,凹型过渡流道断面面积的变化是最佳的,相对于其他两种变化,泵的扬程最大可提高12.86m,效率最大可提高3.42%;过渡流道断面面积的变化对流道内的压力分布影响较小,而对速度分布的影响较大。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ051.21;TE65
【图文】：

多级泵,节段式

级叶轮进口。目前，市场上能够完成此项任务的过流部件有导叶和过渡流道两种。与这两种流道相对应的有导叶式多级泵（如图 1.1）、蜗壳式多级泵（如图 1.2）。图1.1 节段式多级泵图1.2 蜗壳式多级泵导叶和过渡流道位于上一级叶轮之后，下一级叶轮之前，可见研究导叶和过渡流道的水力性能是至关重要的。目前，关于导叶的研究颇多，并在工程应用中取得了可观的成效。黄萍等[1]对径向导叶内部的流场进行了 PIV 试验，获取了不同流量下导叶中间截

过渡流,多级泵,导叶,叶轮

两种流道相对应的有导叶式多级泵（如图 1.1）、蜗壳式多级泵（如图 1.2）。图1.1 节段式多级泵图1.2 蜗壳式多级泵导叶和过渡流道位于上一级叶轮之后，下一级叶轮之前，可见研究导叶和过渡流道的水力性能是至关重要的。目前，关于导叶的研究颇多，并在工程应用中取得了可观的成效。黄萍等[1]对径向导叶内部的流场进行了 PIV 试验，获取了不同流量下导叶中间截

流速分布,过渡流,结构形式,弯管

的流动状态，重点研究了单蜗壳与双蜗壳水力特性的不同。a) 过渡流道“1” b) 过渡流道“2” c) 过渡流道“3”图1.3 过渡流道的三种结构形式1.2.3 弯管流动的研究现状过渡流道可看成一个将蜗壳和半螺旋形吸水室用空间扭曲流道连接起来的过流部件。这段空间扭曲流道类似于弯管，下面整理了有关弯管内部流动的研究。贺益英等人[30]将两个 90°弯管组合成 0°、90°、180°三种形式，基于试验，通过测弯管的总阻力系数研究了两弯管之间的距离对弯管内部流动的影响。组合弯管内，上游与下游的流动是相互有影响的，目前用局部阻力相邻影响系数来表示这种影响程度。赵懿s萚31]针对不同弯管间距下的 90°弯管 Z 形组合（两个 90°弯管组合成 0°），使用二维激光多普勒测速仪和五孔探针对弯管特征断面上的流场分布进行了检测、分析。发现弯管内部的涡流区和二次流、进出口流速大小、上下游弯管间流速分布调整程度均对双弯管间的相邻影响系数有影响。鲍敏等[32]分析了不同弯曲半径弯管在组合形式下管道之间过渡区的流场分布状况，发现组合弯管过渡段的流场有二次流的存在，并且两段弯管的弯径比相差越大，过渡段内二次流的差异就越大，对流动边界上产生的扰动也越明显。赵国华等[33]对 90°弯管内水煤浆的流动进行数值模拟

【参考文献】