液力透平几何参数对其外特性曲线的影响研究

发布时间：2020-06-18 04:19

【摘要】：能源是推动国民经济发展的动力,如何合理的应用现有的能源是当今社会发展面临的主要问题。液力透平是一种回收液体压力余能的装置,具有价格低廉、结构简单等多种优点。在化工过程工业中,存在具有高压能量的液体,利用液力透平可回收这部分高压液体的能量。然而在实际化工生产中,其产量是根据要求调节,这时生产的流量也会随之变化,但其压力由于生产工艺的要求一般保持不变。为了适应化工过程工业中生产调节对透平性能的影响,要求液力透平的进出口压头随流量的变化较小,即液力透平的压头和功率随流量的变化较小,压头-流量曲线和功率-流量曲线比较平坦,以保证生产工艺要求和液力透平机组能够稳定工作。因此,本文采用理论分析和数值模拟相结合的方法,选取一台单级单吸离心泵反转作液力透平为研究对象,以此来分析几何参数对液力透平性能的影响。本文主要的研究内容和研究结果如下:1、在液力透平蜗壳内速度矩守恒的前提下,推导得出了透平理论压头和功率随流量及透平几何参数变化的关系式,通过对此关系式研究得到影响透平外特性曲线斜率的几何参数为:蜗壳包角、叶片出口角、叶片出口边参数和叶片数。2、选取一台低比转速泵反转作透平为研究对象,改变蜗壳包角、叶片出口角、叶片出口边参数和叶片数等几何参数确定了13种研究方案,利用ANSYS-Fluent软件对13种方案进行数值模拟和试验。结果表明:蜗壳包角的适当减小,叶片出口角的适当增大,会使压头-流量曲线和功率-流量曲线变得平坦;存在最佳叶片出口边位置和最佳叶片数可使得透平压头-流量曲线和功率-流量曲线更加平坦。其中蜗壳包角对压头-流量曲线和功率-流量曲线斜率的影响显著。3、通过对比上述13种模型泵反转作透平高效点附近的内流场得出,在透平高效点附近,随蜗壳包角的增大,透平的进、出口压差增大,符合液力透平压头-流量曲线和功率-流量曲线随蜗壳包角增大而变陡的规律。液力透平在高效点附近运行时,流道内速度较小,流动较为平稳。随着蜗壳包角的增加,叶轮进口处的漩涡有减小的趋势。叶轮入口处速度流线较为混乱,随着叶片数的增多,旋涡区域逐渐减小,流体的流动情况得到改善。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ051.21
【图文】：

何参数对透平性能的影响。再将透平外特性曲析得出泵工况和透平工况下几何参数对外特性律。论压头本方程式欧拉方程出发，推导液力透平的理论反转作透平，各几何参数对透平理论压头的影平的理论压头泵作液力透平，高压流体由蜗壳流入叶轮，流该过程满足欧拉方程[9]： =1 ( 2 2 1 1 ) 透平的理论压头，下标 2 表示透平叶轮进口，轮进出口速度三角形如图 2.1 中所示。

透平几何参数对其外特性曲线的影响研式代入(2.4)中 可得： = 60 ( 2 2 2 1 1 1) 2 2 123600 蜗壳及进入叶轮前按等速度矩规 2 2= （常数）

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 苗森春;杨军虎;史广泰;;蜗壳截面形状对液力透平性能的影响[J];兰州理工大学学报;2015年05期

2 苗森春;杨军虎;王晓晖;李吉成;李泰龙;;基于神经网络-遗传算法的液力透平叶片型线优化[J];航空动力学报;2015年08期

3 杨军虎;许亭;王晓晖;;基于神经网络预测液力透平压头和效率[J];兰州理工大学学报;2015年03期

4 史广泰;杨军虎;苗森春;李泰龙;;不同导叶数下液力透平蜗壳内压力脉动计算[J];航空动力学报;2015年05期

5 史广泰;杨军虎;苗森春;;蜗壳出口截面对液力透平性能的影响[J];兰州理工大学学报;2015年01期

6 史广泰;杨军虎;;液力透平进口截面对水力损失及速度矩的影响[J];西华大学学报(自然科学版);2015年01期

7 王桃;孔繁余;袁寿其;杨孙圣;陈凯;;前弯叶片液力透平专用叶轮设计与实验[J];农业机械学报;2014年12期

8 史广泰;杨军虎;;离心泵用作液力透平叶轮出口滑移系数的计算方法[J];农业工程学报;2014年13期

9 阮辉;廖伟丽;赵亚萍;罗兴

本文编号：2718685