發(fā)布時(shí)間：2017-05-11 06:03

  本文關(guān)鍵詞：軸流式強(qiáng)制循環(huán)泵內(nèi)部流動(dòng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：軸流式強(qiáng)制循環(huán)泵是一種特殊型式的軸流泵,多應(yīng)用于化工、石油行業(yè)中,特別是在燒堿、磷酸、酒精等產(chǎn)品工藝流程中常與蒸發(fā)器、結(jié)晶器和反應(yīng)器配套使用。該泵的主要作用是在料液進(jìn)行濃縮結(jié)晶時(shí)提供循環(huán)動(dòng)力,促進(jìn)料液的循環(huán),提高料液蒸發(fā)過程的傳熱系數(shù)。循環(huán)泵通常采用無導(dǎo)葉結(jié)構(gòu),因此將造成循環(huán)泵葉輪出口旋轉(zhuǎn)動(dòng)能的大量損失。由于損失的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能在循環(huán)泵總能量中占有相當(dāng)比重,循環(huán)泵效率相較于普通軸流泵有較大的降低,所以要提高循環(huán)泵效率,需從其它方面進(jìn)行研究。本文選取循環(huán)泵葉輪導(dǎo)水段與葉頂間隙為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),并詳細(xì)分析其內(nèi)部流動(dòng)結(jié)構(gòu),以期提高循環(huán)泵整泵的效率。本文首先對(duì)葉輪導(dǎo)水段的導(dǎo)水錐進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),并分析導(dǎo)水錐型面以及長(zhǎng)度變化對(duì)葉輪流場(chǎng)的影響,同時(shí)分析了環(huán)量分布規(guī)律及葉頂間隙對(duì)模型泵性能的影響。本文詳細(xì)討論了不同參數(shù)的匹配對(duì)模型泵效率及內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的影響,可為設(shè)計(jì)高效、穩(wěn)定的軸流泵葉輪水力模型提供有益參考,主要工作及研究成果如下:1.通過數(shù)值計(jì)算方法對(duì)導(dǎo)水錐進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),分析其內(nèi)部流動(dòng)認(rèn)為:維多辛斯基(witozinskv)導(dǎo)水錐流場(chǎng)出口的軸向速度不均勻度和速度平均偏流角均較優(yōu),整流性能較出色。2.通過對(duì)導(dǎo)水錐及葉輪進(jìn)行流場(chǎng)分析發(fā)現(xiàn),葉輪的預(yù)旋作用會(huì)較大地影響導(dǎo)水錐出口軸向速度的不均勻度,但對(duì)偏流角、切向速度和水力損失影響較小。離葉輪越近的導(dǎo)水錐流場(chǎng)受葉輪旋轉(zhuǎn)影響愈大。3.適當(dāng)增加導(dǎo)水錐長(zhǎng)度可提高葉輪水力效率,但長(zhǎng)度過大會(huì)增加流場(chǎng)水力損失。推薦導(dǎo)水錐長(zhǎng)度應(yīng)為葉輪直徑的(0.5~0.7)倍。圓整錐體頭部尖銳段,可減少尖銳頭部誘發(fā)的不穩(wěn)定流動(dòng),在保留整體型面的基礎(chǔ)上,建議圓整長(zhǎng)度應(yīng)為導(dǎo)水錐長(zhǎng)度的(1/7~1/8)倍。4.闡述了變環(huán)量設(shè)計(jì)軸流泵葉輪方法的本質(zhì),并選用三種環(huán)量分布規(guī)律進(jìn)行葉輪設(shè)計(jì),同時(shí)深入分析了不同環(huán)量葉輪的內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。5.選用4種不同大小的葉頂間隙,分別匹配設(shè)計(jì)環(huán)量不同的葉輪,基于SST k-ω湍流模型對(duì)其流場(chǎng)進(jìn)行三維非定常計(jì)算。分析了葉頂間隙及環(huán)量的變化對(duì)葉輪揚(yáng)程、效率、出口環(huán)量、葉片載荷、葉端泄漏渦等的影響。6.通過數(shù)值計(jì)算方法獲得不同葉頂間隙下葉輪內(nèi)部及葉頂間隙內(nèi)部壓力脈動(dòng)的頻譜特性。分析發(fā)現(xiàn):間隙的增加,會(huì)加劇間隙前緣部分壓力脈動(dòng)的擾動(dòng),并減小間隙后緣的高頻壓力脈動(dòng),而間隙中部壓力脈動(dòng)受間隙影響較小。7.基于試驗(yàn)泵外特性試驗(yàn)結(jié)果,推算出因取消后置導(dǎo)葉導(dǎo)致的葉輪出口旋轉(zhuǎn)動(dòng)能的損失約占試驗(yàn)泵總能量的7%,并據(jù)此估算出無導(dǎo)葉泵的水力性能。
【關(guān)鍵詞】：強(qiáng)制循環(huán)泵 葉輪 導(dǎo)水錐 非定常流動(dòng) 數(shù)值計(jì)算
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH312
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 引言11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析12-13
• 1.2.1 葉輪導(dǎo)水段的研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 葉輪內(nèi)部流動(dòng)的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容13-15
• 第二章 循環(huán)泵葉輪導(dǎo)水段內(nèi)流研究15-32
• 2.1 導(dǎo)水錐設(shè)計(jì)方法15-17
• 2.2 導(dǎo)水錐繞流的數(shù)值模擬17-20
• 2.2.1 數(shù)值模擬理論17-18
• 2.2.2 導(dǎo)水錐模型建立18-19
• 2.2.3 水力性能計(jì)算依據(jù)19-20
• 2.3 計(jì)算結(jié)果分析20-30
• 2.3.1 研究流域定義及劃分20-21
• 2.3.2 導(dǎo)水錐對(duì)流動(dòng)均勻性影響的分析21-24
• 2.3.3 導(dǎo)水錐對(duì)流動(dòng)損失影響的分析24-25
• 2.3.4 導(dǎo)水錐與葉輪匹配特性分析25-29
• 2.3.5 導(dǎo)水錐頭部圓整分析29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 第三章 循環(huán)泵葉輪內(nèi)部非定常流動(dòng)的數(shù)值計(jì)算分析32-65
• 3.1 葉輪設(shè)計(jì)32-39
• 3.1.1 葉輪內(nèi)部流動(dòng)分析32-34
• 3.1.2 旋渦運(yùn)動(dòng)34
• 3.1.3 速度環(huán)量分布規(guī)律34-38
• 3.1.4 葉輪水力設(shè)計(jì)參數(shù)和幾何參數(shù)38-39
• 3.2 葉輪造型、網(wǎng)格劃分以及數(shù)值計(jì)算39-42
• 3.2.1 葉輪三維造型與網(wǎng)格劃分39-40
• 3.2.2 葉輪內(nèi)部監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置40
• 3.2.3 湍流模型與邊界條件40-42
• 3.3 計(jì)算結(jié)果分析42-59
• 3.3.1 葉輪模型水力性能分析42-44
• 3.3.2 葉輪出口環(huán)量分布44-48
• 3.3.3 葉輪葉片壓力載荷分布48-50
• 3.3.4 葉片BVF分布50-54
• 3.3.5 近間隙區(qū)流場(chǎng)壓力及渦量分布54-59
• 3.4 非定常壓力脈動(dòng)分析59-65
• 3.4.1 葉輪進(jìn)出口壓力脈動(dòng)特性59-61
• 3.4.2 葉頂間隙的改變對(duì)間隙內(nèi)部壓力脈動(dòng)的影響61-63
• 3.4.3 不同葉頂間隙下壓力脈動(dòng)幅值對(duì)比分析63-64
• 3.4.4 壓力脈動(dòng)小結(jié)64-65
• 第四章 循環(huán)泵外特性預(yù)測(cè)與試驗(yàn)對(duì)比65-70
• 4.1 試驗(yàn)泵及系統(tǒng)65-67
• 4.2 性能試驗(yàn)67-68
• 4.3 循環(huán)泵水力性能估算68-70
• 第五章 總結(jié)與展望70-73
• 5.1 研究工作總結(jié)70-72
• 5.2 研究工作展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的相關(guān)研究成果77-78
• 致謝78

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