熔鹽在化工產(chǎn)品的制備以及太陽能發(fā)電中得到了非常廣泛的應(yīng)用,且不同于一般的清水介質(zhì)與油介質(zhì),熔鹽的粘度大,溫度高,因此對于輸送熔鹽的設(shè)備要求較高,這就使得熔鹽泵的研究很有必要�？诃h(huán)間隙的設(shè)計目前可供參考的內(nèi)容不多,因此本文以一臺離心式熔鹽泵為研究對象,通過ANSYS FLUENT以及ANSYS Workbench計算了不同口環(huán)徑向間隙以及不同口環(huán)軸向長度下該熔鹽泵的外特性、內(nèi)流場以及流固耦合狀態(tài)下該熔鹽泵轉(zhuǎn)子部件的受力及形變情況,分析不同口環(huán)徑向間隙以及不同口環(huán)軸向長度對于該熔鹽泵的性能以及轉(zhuǎn)子部件受力的影響。首先根據(jù)設(shè)計參數(shù)對熔鹽泵進行設(shè)計,對設(shè)計好的模型在兩種介質(zhì)不同流量下進行三維定常模擬,發(fā)現(xiàn)熔鹽介質(zhì)下的效率以及揚程略低于清水介質(zhì),但是功率遠高于清水介質(zhì)。同時也分析了不同溫度下該熔鹽泵的性能變化,結(jié)果表明隨著溫度的升高,該熔鹽泵的功率降低,而效率升高。其次,分析了不同口環(huán)徑向間隙以及軸向長度下熔鹽泵的外特性與內(nèi)部流場,研究表明隨著口環(huán)徑向間隙的增加熔鹽泵的揚程降低,功率增加且效率降低;隨著口環(huán)軸向長度的增加,熔鹽泵的揚程有明顯的增加,功率有較大的下降,效率略微有所升高。內(nèi)部流場隨著口環(huán)間隙的不同而有所不同,隨著口環(huán)徑向間隙的增加泵體前腔內(nèi)壓力梯度增大,速度梯度減小,渦的位置朝葉輪的出口方向移動,渦的尺度開始增加;隨著口環(huán)軸向長度的增加,該熔鹽泵前腔內(nèi)的壓力梯度增加。最后,在流場分析的基礎(chǔ)上利用ANSYS Workbench對流固耦合狀態(tài)下的熔鹽泵轉(zhuǎn)子部件受力及形變量進行分析,發(fā)現(xiàn)熔鹽介質(zhì)下轉(zhuǎn)子部件的受力及形變量要遠大于清水介質(zhì);隨著口環(huán)徑向間隙的增加葉輪以及軸的最大等效應(yīng)力先增加后減小,最大形變量也呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,最大形變量的峰值出現(xiàn)在徑向間隙為0.35mm處,并且隨著口環(huán)徑向間隙的增加,葉輪蓋板以及葉片上的等效應(yīng)力增加;隨著口環(huán)軸向長度的增加,葉輪以及軸上的最大等效應(yīng)力增加,轉(zhuǎn)子部件的最大形變量先增加后減小,最大形變量的峰值出現(xiàn)在軸向長度為20mm處,而且隨著口環(huán)軸向長度的增加葉輪前蓋板上所受的應(yīng)力減小。雖然口環(huán)徑向間隙以及軸向長度對于轉(zhuǎn)子部件的最大形變量有影響,但是隨著口環(huán)間隙結(jié)構(gòu)的改變,轉(zhuǎn)子部件上的形變量分布看不出明顯且有規(guī)律的變化。本文通過研究口環(huán)間隙對熔鹽泵外特性、內(nèi)流場以及轉(zhuǎn)子部件受力與形變的影響,為以后熔鹽泵以及相似結(jié)構(gòu)的泵的口環(huán)間隙設(shè)計提供了一定的參考依據(jù)。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH38
【部分圖文】：

能也是新型清潔可再生能源的一種。從 1950 年蘇聯(lián)建立第一座太陽能光熱電站開始，對太陽能發(fā)電的研究就從未停止過。目前，太陽能光熱發(fā)電也是國內(nèi)的一個主要研究課題，據(jù)不完全統(tǒng)計，截至目前為止，國內(nèi)在運行或正在修建的太陽能電站有 20 多座。IEA（國際能源署）預(yù)測到 2060 年光熱直接發(fā)電及采用光熱化工合成燃料發(fā)電共占全球電力結(jié)構(gòu)約 30%。2016 年 9 月 13 日，國家能源局正式發(fā)布了《國家能源局關(guān)于建設(shè)太陽能熱發(fā)電示范項目的通知》，光熱電價及光熱示范項目均已塵埃落定，這也標志著我國對于太陽能的研究與利用全面開始。熔鹽在常溫下表現(xiàn)為固態(tài)，物理特性優(yōu)良且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有較高的導(dǎo)電率，飽和蒸氣壓比較低，但是熱容量相對較大，使用的溫度范圍較廣，因此熔鹽除了在化工產(chǎn)品的制備以及太陽能光熱發(fā)電中得到大量應(yīng)用，也被廣泛地用作蓄熱材料和傳熱介質(zhì)。隨著熔鹽在各個領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，熔鹽泵的設(shè)計及使用就是水到渠成，這就使得熔鹽泵的研究急需進行。目前這些熔鹽泵通常是采用立式泵，均設(shè)有變頻裝置，電機位于罐頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)上，泵的長軸深入罐底部將液態(tài)硝酸鹽泵送到吸熱器或換熱器。在未來先進核能和光熱電站中，熔鹽泵輸送的是蓄熱

圖 3.1 葉輪軸面投影及三維造型圖3.2.2 熔鹽泵導(dǎo)葉設(shè)計空間導(dǎo)葉可以將葉輪出口的液體收集起來輸送到下一級葉輪的入口處或者是口管路，將速度能轉(zhuǎn)換為壓力能回收一部分能量[58]。空間導(dǎo)葉設(shè)計時同樣應(yīng)該考流道斷面濕周盡量小，流道形狀變化平滑，流道內(nèi)的速度變化均勻等原則。對于空間導(dǎo)葉的設(shè)計仍然是采用速度系數(shù)法進行計算，經(jīng)計算所得的空間導(dǎo)葉的基本數(shù)見表 3.3，圖 3.2 為空間導(dǎo)葉的軸面投影圖及三維造型圖。表 3.3 導(dǎo)葉相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù)導(dǎo)葉內(nèi)流線最大直徑 D3導(dǎo)葉外流線最大直徑 D4導(dǎo)葉軸向長度 L 導(dǎo)葉葉片數(shù) z數(shù)值 312 (mm) 360 (mm) 136.8 (mm) 8結(jié)構(gòu)參數(shù)導(dǎo)葉葉片包角進口安放角3出口安放角4

?鞘??150 (mm) 285 (mm) 24 (mm) 6 148（°）圖 3.1 葉輪軸面投影及三維造型圖3.2.2 熔鹽泵導(dǎo)葉設(shè)計空間導(dǎo)葉可以將葉輪出口的液體收集起來輸送到下一級葉輪的入口處或者是出口管路，將速度能轉(zhuǎn)換為壓力能回收一部分能量[58]�？臻g導(dǎo)葉設(shè)計時同樣應(yīng)該考慮流道斷面濕周盡量小，流道形狀變化平滑，流道內(nèi)的速度變化均勻等原則。對于該空間導(dǎo)葉的設(shè)計仍然是采用速度系數(shù)法進行計算，經(jīng)計算所得的空間導(dǎo)葉的基本參數(shù)見表 3.3，圖 3.2 為空間導(dǎo)葉的軸面投影圖及三維造型圖。表 3.3 導(dǎo)葉相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù)導(dǎo)葉內(nèi)流線最大直徑 D3導(dǎo)葉外流線最大直徑 D4導(dǎo)葉軸向長度 L 導(dǎo)葉葉片數(shù) z數(shù)值 312 (mm) 360 (mm) 136.8 (mm) 8結(jié)構(gòu)參數(shù)導(dǎo)葉葉片包角進口安放角3出口安放角4數(shù)值 90（°） 8 (°) 90 (°)
【參考文獻】

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本文編號：2866904