【摘要】： 隨著國內(nèi)煤礦采掘業(yè)的蓬勃發(fā)展,礦用潛水電泵的需求量逐年遞增,其主要用于礦內(nèi)輸送含有沙子、泥漿、礦渣等固體介質(zhì)的污水。由于這種特殊使用環(huán)境,如果按照清水泵來設(shè)計(jì),過流部件就會(huì)很容易發(fā)生磨損,泵在使用過程中就會(huì)表現(xiàn)出壽命短、效率低的特點(diǎn)。要解決這一問題,不僅要使用高性能的耐磨材料,更重要的是要對泵內(nèi)的兩相流動(dòng)進(jìn)行分析研究,按照兩相流理論來進(jìn)行水力設(shè)計(jì)。因此,本文將從兩相流理論入手,對礦用潛水電泵進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要研究工作和成果如下: 1、根據(jù)蔡保元兩相流理論中提出的“進(jìn)口堵塞”和“出口抽吸”原理,選擇對固液兩相流泵效率影響較大的三個(gè)因素:葉片進(jìn)口沖角Δβ、葉片出口安放角β_2及葉片數(shù)Z,對以上三因素分別取3個(gè)水平,采用L_9(3~4)正交表,得到9個(gè)試驗(yàn)方案。 2、對正交試驗(yàn)中9個(gè)方案分別進(jìn)行單相清水模擬和固液兩相流模擬,相比清水模擬而言,在兩相流模擬中泵的效率和揚(yáng)程都有所降低,通過極差值計(jì)算和直方圖可以看出,葉片出口安放角β_2和葉片數(shù)Z在清水模擬和兩相流模擬的最優(yōu)方案中取值不同。 3、通過對正交試驗(yàn)中空白列的極差分析,可以得出對效率指標(biāo)影響不大的因素(如本文中葉片包角φ、葉輪出口直徑D_2),可根據(jù)實(shí)際情況作出調(diào)整,不會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果分析。 4、小固體顆粒在葉輪內(nèi)集中分布于葉片工作面,并沿工作面向外運(yùn)動(dòng),在葉輪出口處以很小的出口角流出,部分顆粒會(huì)在葉片出口處與葉片工作面相撞,會(huì)加劇葉片的磨損,因此在設(shè)計(jì)固液兩相流泵葉輪時(shí),β_2不易過大。 5、β_2值的減小,可以改善泵的軸功率特性,減少泵因過載而燒毀電動(dòng)機(jī)事故的發(fā)生,提高了泵的穩(wěn)定性。在這一點(diǎn)上,統(tǒng)一了兩相流理論和飽和軸功率特性。 6、通過對全流場模型和非全流場模型的計(jì)算結(jié)果對比,發(fā)現(xiàn)口環(huán)泄漏和圓盤摩擦損失對泵效率影響較大,經(jīng)過樣機(jī)試驗(yàn),表明全流場模型計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值能更好的吻合。 7、基于Fluent和正交試驗(yàn),采用兩相流理論對BQS20-40-5.5型泵進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)工況下,泵效率高于國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值,達(dá)到了預(yù)期的目的。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TH311
【圖文】：

口系數(shù)取為4.0，葉輪出口直徑DZ=185~，出口寬度bZ=16mm，這比原葉輪寬度n.4~加大了4.6mm，可以解決泵的過污能力，進(jìn)口直徑Dj=50mm，比原來的55ron。減小一些，有利于提高水泵效率，其余參數(shù)如圖3一4所示。材料及其剪應(yīng)力[T〕[T〕米10人一 5Pa(N/M人2) 333555343一一44111 444555441一一53999 4440Crrr637一一73555 333Cr1333539一一687773335CrMooo687一一78555雄轉(zhuǎn)敬垂紅~葉片攀之攀出~d角垂奢又交爺奮人公爪石淤、拭洲一一竹次份---一份~態(tài){月50_{邃八l{.m叫!咬幣加】50葬如巾匆竺公州一_:裊:三噢長譽(yù)鑫幸11一

本文編號：2783526