无过载离心泵性能优化设计与内部流场分析.pdf

江苏大学
硕士学位论文
无过载离心泵性能优化设计与内部流场分析
姓名:何文俊
申请学位级别:硕士
专业:流体机械及工程
指导教师:王洋
20091218
要摘江苏大学硕士学位论文低比转数离心泵在石油化工、农业排灌、城市供水、航空航天等方面有着极其广泛的应用。低比转数离心泵有一明显的特点:轴功率曲线随流量的增大而急剧上升,最大轴功率与设计点功率之比远大于一般离心泵的相应值。由于泵的实际运行工况点是经常变动的,该特性很容易在大流量区引起配套电机过载。为了实现无过载性能、保证泵的运行可靠性,国内外专家学者对高效无过载离心泵有了一定的研究。本文在前人研究成果的基础上,采用改变叶轮几何参数和堵塞叶轮平面流道相结合的方法对无过载离心泵进行了优化设计。主要工作和研究成果一种改变叶轮几何参数和堵塞叶轮平面流道相结合的无过载离心泵性能优化设计肍砑岳胄谋眯阅芙性げ猓治隽艘堵至鞯蓝氯慷缘捅茸数离心泵性能的影响。研究发现,随着叶轮流道堵塞量的增加,泵扬程逐渐降低,效率在小流量区域上升,在大流量区域下降,节流效应越来越明显,泵的轴功率粤揭镀淞鞯烙行Р糠殖隹诤徒诿婊劝海捎氲捅茸J胄谋眯能的关系进行了研究。通过对不同昂/牡捅茸J胄谋媒行阅茉げ夥⑾郑从泵的外特性曲线上看,减小昂/巧会使扬程曲线变得陡峭,降低泵的轴功率,使轴功率曲线变得平坦。选择合适的已/,可以获得较好的泵外特性曲线。捎酶谋湟堵旨负尾问投氯堵制矫媪鞯老嘟岷系奈薰乩胄谋眯阅苡化设计方法,对.—臀薰乩胄谋媒杏呕杓啤P阅苁匝榻峁砻鳎采用该方法可以在实现无过载性能的前提下,有效地增加无过载离心泵的扬程,明显地提高其效率,改善无过载离心泵的性能。通过性能试验,验证了该设计方关键词:无过载离心泵,轴功率,效率,堵塞流道,叶轮有:谇叭硕缘捅茸J胄谋盟ι杓评砺奂胺椒ㄑ芯砍晒幕∩希范方法。逐渐下降。法的可行性。
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绪论第一章研究的目的和意义国内外研究现状泵均在理论扬程为唬χ峁β蚀锏阶畲笾怠F渲校琔;为叶轮出口圆周速度。江苏大学硕士学位论文低比转数离心泵因具有流量小扬程高的特点,而广泛应用于石油化工、农业排灌、城市供水等方面【。随着应用要求的提高,这类泵向比转数越来越低的方向发展。但正是低比转数离心泵小流量高扬程的特点决定了其与一般离心泵迥异的结构与水力特性【:轴功率曲线随流量的增大而急剧上升,最大轴功率与设计点功率之比远大于一般离心泵的相应值。由于泵的实际运行工况点是经常变动的,该特性很容易在大流量区引起配套电机过载。为此生产厂家往往选择更大功率的配套电动机,来避免电动机过载。这种“大马拉小车’’的现象,对电力资源造成了浪费。所以采取措施,降低离心泵的轴功率,实现无过载特性可以保证机组的低针对低比转数离心泵在大流量工况下电机易过载的特点。国内外许多专家进行了大量卓有成效的研究工作,逐渐形成了一套比较成熟的无过载理论与设计方法。离心泵的无过载性能与高效率在一定程度上是矛盾的。在无过载离心泵设计中,为了实现无过载性能、保证泵的运行可靠性,宁愿牺牲一些泵效率。国内外专家学者对高效无过载离心泵有了一定的研究。本文在前人研究成果的基础上,对提高无过载离心泵效率,改善无过载离心泵性能进行研究。为无过载离心泵的优化设计提供了参考。针对低比转数离心泵轴功率曲线随流量增大而急剧上升,从而使其在大流量区域易引起配套电机过载的这一特点,国内外许多专家学者在实现低比转数离心泵全扬程内电机无过载方面做了许多研究。世纪年代,在研究离心泵的面积比理论时就指出,所有离心之后,提出了离心泵的面积比理论。该理论提出:离心泵的最高效率是成本和可靠运行【。国外研究现状.
面积图跣∫堵滞饩豆Φ取T谔岣弑眯У耐保估胄谋特别是低比转数离江苏大学硕士学位论文由叶轮和蜗壳共同决定的。首先提出