【摘要】：聚丙烯環(huán)管軸流泵是Spheripol環(huán)管反應(yīng)器聚丙烯合成工藝的核心循環(huán)驅(qū)動裝置,對整個合成工藝起著極為重要的作用,其實際運行過程中存在軸功率波動等運行不穩(wěn)定的現(xiàn)象。因此,研究環(huán)管軸流泵的內(nèi)部流動規(guī)律,對于該泵的安全穩(wěn)定運行有著重要意義。本文運用理論分析、試驗測試和數(shù)值計算相結(jié)合的方法,對該泵的固液兩相流動作了較為系統(tǒng)的研究,主要工作及創(chuàng)新性成果如下:1、首次將環(huán)管反應(yīng)器固液兩相流數(shù)值計算研究方法應(yīng)用于環(huán)管軸流泵的內(nèi)部流動分析,并通過泵性能試驗外特性曲線驗證了數(shù)值計算結(jié)果的可靠性。2、通過不同湍流模型數(shù)值計算的結(jié)果對比,確定了SST模型為適合的湍流模型,并基于此進行全流場三維定常計算。根據(jù)計算結(jié)果得出:單相丙烯的渦粘系數(shù)和湍動能均小于單相清水,其揚程值和效率值均大于單相清水;隨著固相顆粒直徑的增大,泵的揚程值波動不超過3%,效率值波動不超過0.3%;隨著固相體積分數(shù)的增大,泵的揚程值和效率值存在明顯下降。3、通過非定常數(shù)值計算進行壓力脈動分析,該泵壓力脈動現(xiàn)象明顯,是環(huán)管軸流泵軸功率波動的影響因素之一;判定固相體積分數(shù)的增大和波動也是影響因素之一,并通過不同固相體積分數(shù)和不同泵轉(zhuǎn)速的揚程性能曲線,得出調(diào)節(jié)泵轉(zhuǎn)速在不同體積分數(shù)下的修正曲線。
【圖文】：

聚丙烯合成實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)并得以飛速發(fā)展[3]。其中，Spheripol 環(huán)管反應(yīng)器工藝因其裝置便捷、穩(wěn)定高效等優(yōu)點，，占據(jù)國內(nèi)聚丙烯總產(chǎn)能的 36.8%[4]。環(huán)管軸流泵作為 Spheripol 合成工藝環(huán)管反應(yīng)器的驅(qū)動設(shè)備，對于整套合成裝置的安全穩(wěn)定運行起著舉足輕重的作用[5]。然而，在生產(chǎn)運行過程中，由于介質(zhì)反應(yīng)致使固液兩相發(fā)生體積分數(shù)變化，基于清水設(shè)計的環(huán)管軸流泵易出現(xiàn)軸功率波動等惡劣情況[6][7]。因此，分析環(huán)管軸流泵內(nèi)部流動規(guī)律，對于聚丙烯生產(chǎn)工藝具有重大的工程意義。軸流泵是一種常用的葉片泵，廣泛運用于排灌、船舶、給排水等領(lǐng)域，具有結(jié)構(gòu)簡單、流量大、揚程低等特點。自 20 世紀 70 年代起，國內(nèi)高校及研究所開始研究軸流泵模型，取得了一系列的進展，但設(shè)計方法依舊傳統(tǒng)，部分揚程的水力模型存在空缺。環(huán)管軸流泵作為一種高揚程軸流泵如圖 1.1 所示，其實際揚程遠大于常規(guī)軸流泵設(shè)計范圍。且環(huán)管軸流泵內(nèi)部輸送介質(zhì)復(fù)雜，包含固態(tài)催化劑、液態(tài)丙烯、氫氣以及反應(yīng)生成的聚丙烯顆粒，且易出現(xiàn)軸功率波動等惡劣現(xiàn)象。針對多相流介質(zhì)的泵外特性試驗較難實現(xiàn)，而計算流體力學(xué)（CFD）技術(shù)可以很好地模擬多相流的內(nèi)部流動特性。因此，采用 CFD 技術(shù)分析環(huán)管軸流泵內(nèi)部流動規(guī)律，對該泵的優(yōu)化設(shè)計具有較大的參考價值。

合肥工業(yè)大學(xué)專業(yè)碩士研究生學(xué)位論文（6）固液兩相數(shù)值計算：為了更為準確地模擬該泵內(nèi)部復(fù)雜介質(zhì)地流動規(guī)律，借助 CFX 分析軟件的歐拉-歐拉兩相流函數(shù)模型，對該泵固液兩相流動進行仿真，分析顆粒粒徑以及體積分數(shù)對泵外特性及內(nèi)部流動規(guī)律等影響，分析不同體積分數(shù)下該泵轉(zhuǎn)速對于揚程的影響規(guī)律。（7）總結(jié)與展望：簡要概括了本文主要的研究內(nèi)容與成果，總結(jié)說明課題研究中存在的不足以及原因，并且對后續(xù)研究提出更有參考性的建議。1.3.2 研究流程為了更加系統(tǒng)化地表達本文的研究內(nèi)容及方法，繪制技術(shù)路線圖如圖 1.2 所示
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK12;TQ325.14

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本文編號：2621598