【摘要】：在葉輪開平衡孔配合雙密封環(huán)平衡軸向力的離心泵中,準(zhǔn)確計算泵腔和平衡腔液體壓力對軸向力平衡效果起著決定性影響。本課題在國家自然科學(xué)基金(51269010)和浙江省自然科學(xué)基金(LY12E09002)的資助下,通過改變?nèi)~輪后密封環(huán)直徑配合不同直徑平衡孔方法,對泵腔和平衡腔液體壓力分布特性及平衡腔液體壓力對離心泵軸向力的影響做了深入研究。本文主要研究內(nèi)容如下:1.為研究泵腔和平衡腔液體壓力特性,本文以IS80-50-315型離心泵作為研究對象,設(shè)計專門的試驗裝置及測量設(shè)備,對不同工況下離心泵穩(wěn)定工作時的流量、揚程、泵腔和平衡腔液體壓力、轉(zhuǎn)速、輸入軸功率等重要參數(shù)進行測量。結(jié)果表明:不同后密封環(huán)直徑配合不同平衡孔直徑對離心泵性能影響不大,泵腔和平衡腔液體壓力隨著流量增大而減小,隨測點半徑增大而增大;隨著平衡孔直徑增大,泵腔各測壓點壓力在小范圍內(nèi)存在減小的趨勢;不同后密封環(huán)加大量和平衡孔直徑參數(shù)組合對平衡腔液體壓力影響較為明顯,而對前、后泵腔液體壓力分布影響不大。2.保持葉輪前密封環(huán)直徑為90mm且前、后密封環(huán)間隙不變,分別更換直徑為90mm、105mm、115mm、125mm、140mm葉輪后密封環(huán),并配合直徑為0mm、4mm、6mm、8mm、11mm的平衡孔的條件下。試驗研究表明:同一平衡孔直徑下,平衡腔液體壓力隨著葉輪后密封環(huán)直徑增大而增大,其關(guān)系曲線幾乎是一些斜直線;對于相同直徑葉輪后密封環(huán),隨平衡孔直徑增大,平衡腔液體壓力明顯減小,證明加大平衡孔直徑具有平衡軸向力效果。3.為研究相似泵腔和平衡腔液體壓力特性,引入比面積和壓力系數(shù),通過構(gòu)建計算模型,對模型泵液體壓力進行理論計算,并對試驗結(jié)果進行無量綱分析。通過繪制平衡腔液體壓力無因次曲線,對比分析得出:對于前后泵腔壓力,理論計算值與試驗值結(jié)果最大相對誤差為4.19%、5.67%;對于平衡腔液體壓力,密封環(huán)直不變,增大平衡孔直徑,使比面積k增大,平衡腔壓力系數(shù)p減小,反之則比面積k值減小,壓力系數(shù)p升高。設(shè)計工況下,理論計算獲得的曲線與試驗測得結(jié)果接近,驗證了此種計算方法的正確性。4.通過對模型泵全流道數(shù)值計算,分析了泵腔和平衡腔液體壓力與葉輪后密封環(huán)直徑及平衡孔直徑的關(guān)系,以及加大葉輪后密封環(huán)對離心泵流動的影響。將模擬結(jié)果與試驗值進行對比,分析得到:改變平衡腔結(jié)構(gòu)參數(shù)對泵腔壓力影響較小;兩者平衡腔液體壓力無因次曲線誤差較小,證明了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性;并從控制軸向力提高容積效率角度,曲線平坦部分比面積值可作為選擇平衡孔直徑的理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH311

【參考文獻】

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本文編號：2516955