本文關(guān)鍵詞：多級(jí)液力透平參數(shù)之間關(guān)系的研究

  更多相關(guān)文章： 多級(jí)離心泵 液力透平 理論分析 性能分析 數(shù)值分析 流場(chǎng)分析

【摘要】：液力透平能夠回收高壓液體中的能量,將壓力能轉(zhuǎn)化為軸功來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電或者其他耗能機(jī)械做功,從而實(shí)現(xiàn)高壓液體中的能量的回收利用。液力透平的主要形式之一是泵反轉(zhuǎn)作透平,泵反轉(zhuǎn)作透平的具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、規(guī)格齊全等優(yōu)點(diǎn),它包括單級(jí)液力透平和多級(jí)液力透平,單級(jí)液力透平主要應(yīng)用在中低功率中,而多級(jí)液力透平則可以在大功率的情況下運(yùn)行。本文針對(duì)多級(jí)離心泵作透平時(shí)與泵工況時(shí)的參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行了研究,并對(duì)多級(jí)離心泵作透平時(shí)的水力性能進(jìn)行了預(yù)測(cè)。在對(duì)多級(jí)離心泵的研究過(guò)程中,選用比轉(zhuǎn)速分別為60、68.6和112.5的多級(jí)離心泵作為研究對(duì)象,對(duì)上述的問(wèn)題進(jìn)行研究。 1、理論分析。多級(jí)離心泵在正反工況時(shí)的損失分別包括機(jī)械摩擦損失、泄漏損失和水力損失；機(jī)械效率與容積效率通過(guò)理論計(jì)算得出,從而獲得多級(jí)離心泵的水力效率。水力損失中主要包括吸入室的水力損失、壓出室的水力損失、葉輪中的水力損失、導(dǎo)葉中的水力損失和級(jí)間水力損失,吸入室的水力損失與壓出室的水力損失可以忽略不計(jì),吸入室的水力損失、壓出室的水力損失通過(guò)理論計(jì)算獲得,同時(shí)得到泵工況時(shí)葉輪和導(dǎo)葉的水力效率,在透平工況時(shí)多級(jí)離心泵反轉(zhuǎn),通過(guò)計(jì)算獲得葉輪和導(dǎo)葉在反轉(zhuǎn)時(shí)的水力效,結(jié)合級(jí)間損失得到多級(jí)離心泵在透平工況時(shí)的水力效率；通過(guò)對(duì)多級(jí)離心泵在正反工況下進(jìn)出口的速度三角形進(jìn)行分析,獲得多級(jí)離心泵在正反轉(zhuǎn)時(shí)在最優(yōu)效率點(diǎn)的流量的關(guān)系；根據(jù)動(dòng)量矩定理可以得到多級(jí)離心泵在泵工況和透平工況時(shí)的揚(yáng)程和壓頭的關(guān)系。通過(guò)總上所得到的三個(gè)關(guān)系式,可以求得一臺(tái)多級(jí)離心泵在透平工況時(shí)的壓頭、流量和水力效率�？紤]多級(jí)離心泵作透平時(shí)的機(jī)械效率和容積效率,就可以得到透平時(shí)的總的效率。 2、數(shù)值分析及性能預(yù)測(cè)。對(duì)比轉(zhuǎn)速為60、68.6和112.5的多級(jí)離心泵進(jìn)行數(shù)值分析,分別得到多級(jí)離心泵在透平工況和泵工況時(shí)的外特性曲線。從曲線可知,多級(jí)離心泵在透平工況時(shí)最優(yōu)效率點(diǎn)的流量和壓頭分別高于泵工況時(shí)最優(yōu)效率點(diǎn)的流量和揚(yáng)程,而水力效率正好相反,透平工況時(shí)的最優(yōu)效率低于泵工況時(shí)的最優(yōu)效率。對(duì)多級(jí)離心泵透平時(shí)與泵工況時(shí)最優(yōu)效率點(diǎn)的流量比值、揚(yáng)程比值、功率比值和效率比值分別隨比轉(zhuǎn)速的變化進(jìn)行分析,多級(jí)離心泵在透平工況與泵工況時(shí)流量比值q隨著比轉(zhuǎn)速的增加而減小,壓頭與揚(yáng)程的比值h卻隨著比轉(zhuǎn)速的增加而增大。同時(shí)將數(shù)值計(jì)算的結(jié)果跟理論分析的結(jié)果進(jìn)行比較,兩者的結(jié)果基本吻合,這也證明了理論分析的準(zhǔn)確性。 3、多級(jí)泵透平內(nèi)部流場(chǎng)分析。對(duì)多級(jí)離心泵作透平時(shí)吸入室、壓出室、導(dǎo)葉和葉輪中的流場(chǎng)進(jìn)行分析和水力損失的分析,在吸入室和壓出室中的相對(duì)速度和靜壓力分布不均勻,水力損失隨流量的增加而增大,但是在多級(jí)離心泵透平時(shí)最優(yōu)效率點(diǎn)附近水力損失很小可以忽略不計(jì)。在導(dǎo)葉中的反導(dǎo)葉中相對(duì)速度分布不均,在反導(dǎo)葉的葉片凹面的速度大,并在反導(dǎo)葉中出現(xiàn)大量漩渦,壓力分布梯度不明顯,變化劇烈；在正導(dǎo)葉中相對(duì)速度分布均勻,在擴(kuò)散段靜壓力逐漸降低分布層次分明,但是在螺旋線段壓力不均勻,同時(shí)在導(dǎo)葉中的損失隨著流量的增加而增大,根抓計(jì)算在導(dǎo)葉中無(wú)沖擊損失時(shí)為1.5倍泵的設(shè)計(jì)流量。在葉輪中靜壓力從進(jìn)口到出口逐漸降低,層次分明,工作面的壓力高于背面的壓力,而在低流量是工作面上出現(xiàn)大面積低速區(qū),葉輪的水力損失在存在最低點(diǎn),在最低點(diǎn)兩側(cè)水力損失隨著流量偏離量的增加而增大,葉輪中的最優(yōu)效率點(diǎn)并不跟多級(jí)離心泵的最優(yōu)效率點(diǎn)的重合。
【關(guān)鍵詞】：多級(jí)離心泵 液力透平 理論分析 性能分析 數(shù)值分析 流場(chǎng)分析
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH311
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 課題的研究背景及其意義11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 流體液力透平能量回收的原理11-12
• 1.2.2 泵反轉(zhuǎn)做透平12-15
• 1.2.3 泵作透平的特點(diǎn)及應(yīng)用15-16
• 1.2.4 泵作透平應(yīng)用的問(wèn)題16-17
• 1.3 課題的研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章 三維建模和CFD數(shù)值計(jì)算的基本理論18-30
• 2.1 三維建模18-19
• 2.2 CFD基本原理19-24
• 2.2.1 基本控制方程19-21
• 2.2.2 湍流模型21-23
• 2.2.3 CFD模型的離散23-24
• 2.2.4 計(jì)算算法24
• 2.3 Gambit的網(wǎng)格劃分24-27
• 2.3.1 網(wǎng)格單元分類25
• 2.3.2 網(wǎng)格類型25-26
• 2.3.3 網(wǎng)格的劃分過(guò)程26-27
• 2.4 Fluent設(shè)置27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-30
• 第3章 多級(jí)泵作液力透平的理論分析30-40
• 3.1 多級(jí)液力透平的基本原理30-31
• 3.1.1 多級(jí)泵透平的速度三角形30
• 3.1.2 多級(jí)泵離心泵做透平的基本方程30-31
• 3.2 多級(jí)離心泵各部分的損失及效率31-37
• 3.2.1 水力損失31-34
• 3.2.2 泄漏損失和容積效率34-35
• 3.2.3 機(jī)械損失和機(jī)械效率35-36
• 3.2.4 多級(jí)離心泵正反轉(zhuǎn)時(shí)的效率36-37
• 3.3 多級(jí)離心泵正反轉(zhuǎn)時(shí)的關(guān)系37-38
• 3.4 本章小結(jié)38-40
• 第4章 多級(jí)離心泵液力透平的數(shù)值模擬40-46
• 4.1 數(shù)值實(shí)驗(yàn)方案40
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果40-42
• 4.3 結(jié)果分析42-43
• 4.4 實(shí)例分析43-45
• 4.4.1 理論分析43-44
• 4.4.2 數(shù)值計(jì)算44
• 4.4.3 數(shù)值計(jì)算和理論分析的誤差分析44-45
• 4.5 本章小結(jié)45-46
• 第5章 多級(jí)液力透平內(nèi)部流動(dòng)特性分析46-57
• 5.1 吸入室和壓出室內(nèi)部流場(chǎng)分析46-47
• 5.1.1 吸入室和壓出室的壓力分速度布圖46-47
• 5.1.2 吸入室和壓出室的損失47
• 5.2 導(dǎo)葉中的流場(chǎng)分47-52
• 5.2.1 反導(dǎo)葉中速度矢量分布48-49
• 5.2.2 反導(dǎo)葉中壓力分布49-50
• 5.2.3 正導(dǎo)葉中速度矢量分布50
• 5.2.4 正導(dǎo)葉中壓力分布50-51
• 5.2.5 導(dǎo)葉中的損失51-52
• 5.3 葉輪中的流場(chǎng)分析52-55
• 5.3.1 葉輪中的速度矢量分布52-53
• 5.3.2 葉輪中壓力分布圖53-54
• 5.3.3 葉輪中的損失54-55
• 5.4 本章小結(jié)55-57
• 結(jié)論與展望57-59
• 1 結(jié)論57-58
• 2 展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-62
• 致謝62-63
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文63

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1030727