文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
低比转速离心泵双吸叶轮内部流场的数值计算及分析
姓名:张佳卉
申请学位级别:硕士
专业:流体机械及工程
指导教师:刘宜
20050501
摘要利用际醵粤魈逶诹鞒∧诘脑硕媛山惺的D庖殉晌Q芯坷胄谋玫一种重要方法,但目前为止多是针对单吸式和单流道进行的。低比转速石油化工流程泵是石化和炼厂流程中普遍使用的产品,但其圆盘摩擦损失大、效率低、轴功率随流量增大而急剧上升、扬程曲线容易出现驼峰等缺点长期以来一直困扰着每一个生产厂家和用户,限制着国民经济的快速发展。本课题使用软件,采用标准弧晡闪髂P鸵约坝蒔蚐岢龅腟惴ǎ訦偷比转速石油化工流程泵双吸式叶轮内部流场进行数值模拟,给出了其压力和速度的分布规律,揭示了其内部流动的主要特征,为离心泵双吸式叶轮设计提供了重要理论依据。并由计算结果绘制成离心泵扬程的特性曲线,与实验值进行了比较,达到指导工程实践的目的。其中对泵性能曲线的预测,减少了泵的模型制作、试制、实验费用,缩短了设计和制造周期,有一定理论及实用价值。以往对流程泵双吸式叶轮内部流场的数值模拟多是选取单流道进行的,这与双吸式的特点还是有很大差别的。本论文严格遵守实体模型进行建模,在边界条件设定上采用质量出口边界条件并给出了其应用条件,相对于其它出口边界条件的设定缢俣群脱沽Τ隹冢匦刖既返募扑慊蚴笛椴舛ǎ呓缣跫纳瓒ù了难度柿砍隹诒呓缣跫云浼虻ビ行沽鞒∧D庋芯康玫郊蚧关键词:双吸式离心泵;叶轮;压力;速度;数值计算兰州理工大学硕士学位论文
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第一章绪论课题研究的目的及意义石油化工流程泵是石化和炼厂流程中普遍使用的产品,随着科学技术的不断发展,其应用领域正日益扩大。由于其流程中设备需连续运转,对产品可靠性要求高,因此,两级流程中为提高泵的抗汽蚀性能,增强可靠性,往往需要将第一级叶轮设计成双吸式,所以,比转速较低,属低比转速泵。而低比转速离心泵圆盘摩擦损失大、效率低、轴功率随流量增大而急剧上升造成的易过载、扬程曲线容易出现驼峰等缺点长期以来一直困扰着每一个生产厂家和用户,限制着国民经济的快速发展。本课题通过计算和分析该系列泵中叶轮内部流场的速度和压力分布,得出其流动规律,并计算绘制出泵的扬程特性曲线,与实验值进行了比较,为双吸式离心泵的设计和应用提供可靠的理论依据,达到指导工程实践的目的。其中对泵的扬程性能曲线的预测,可减少泵的模型制作、试制、实验费用,缩短设计和制造周期,有一定的理论及实用价值。,小流量、高扬程的运行特点决定了其不同于一般离心泵的外特性。叶轮直径较大、出口宽度较小造成了圆盘摩擦损失大、效率低、轴功率随流量增大而急剧上升造成的易过载、扬程曲线容易出现驼峰等低比转速离心泵特有的问题“““。传统的泵的设计方法,如模型换算法和速度系数法是以一元理论和相似理论为基础而形成的,但它们都是针对中、高比转速离心泵建立起来的,当应用于低比转速泵时有一定的局限性。=昀矗恍┱攵缘比转速离心泵的特别设计方法如加大流量设计法、无过载设计法、短叶片偏置设计法和面积比原理等逐渐发展起来”“⋯。哟罅髁可杓品加大流量设计法就是对给定的设计流量和设计比转速进行放大,用放大了的比转速来设计泵,使泵的效率有较大幅度的提高。但由于最佳工况点流量大于设计流量,因此泵在设计工况点运行时将产生一定的冲击损失,但这种附加的冲击损失与加大流量设计法所能提高的泵性能相比是次要的,可不予考虑。薰厣杓品离心泵的轴功率曲线随流量的增加而不断上升,且比转速越低,轴功率曲线随流量的增加上升越快。这种易过载特性使泵在运行时容易烧毁原动机。低比转速泵一般在最高效率点流量的右侧达到最大轴功率值,由该工况确定原动机的功率显然不合理,因此希望最大轴功率位置尽可能接近设计点,这样就可以选用较小的安全系数。文献ü治鲇梦抟虼卫砺郾硎镜谋眯阅芡贾赋觯砺凵侠胄谋米畲笾功率永远出现在零流量和最大流量的中点。文献频汲龅币镀隹诎卜沤堑扔出口绝对液流角时,为离心泵轴功率出现极值的理论条件。桃镀蒙杓品对于普通叶轮,从进口到出口流道内流体相对速度是不断减小的,从而容易引兰州理工大学硕士学位论文
即纷叫其中:副锰搴聿克俣龋嶂敢堵殖隹谠仓芩俣取5币惶ū镁哂泻芸淼囊起脱流。如果在叶片出口处布置一短叶片,并适当向叶片背面偏移,在短叶片排挤作用下对液体的脱流可起到一定的抑制作用,以此来改善叶轮及泵体内的水力性能。首先,短叶片偏置设计能有效防止尾流的产生和发展,改善叶轮内的流速分布。在扩散型的离心叶轮内,由于逆向压力梯度的作用,使壁面边界层从进口到出口不断增厚,在离心力和哥氏力的作用下产生二次流,使叶片压力面边界层内的低