本文關(guān)鍵詞：離心泵作透平的水力特性研究和分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：工業(yè)生產(chǎn)中有很多可以回收利用的液體壓力能,這些壓力能是能夠進(jìn)行循環(huán)利用的清潔能源。但是在石油化工行業(yè)中,有很多高壓、高溫的流體被直接排放掉,這就造成很大的資源浪費(fèi)。使用液力透平裝置對這部分能量進(jìn)行回收,不僅可以解決我國的能源供應(yīng)緊張的問題,也能夠促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前,利用離心泵反轉(zhuǎn)作為能量回收液力透平是水力機(jī)械領(lǐng)域比較熱門的研究方向,這種能量回收裝置已廣泛應(yīng)用在加氫裂化、化肥合成氨、油氣儲運(yùn)、淡化海水、煤礦開采、城市供水等工業(yè)流程中,并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。本論文選用廣州市第一水泵廠有限公司生產(chǎn)的型號為IS100-65-200的離心泵為研究對象,采用實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)值計(jì)算和理論推導(dǎo)三種方式相結(jié)合的方法對其水力特性進(jìn)行了全面的研究。首先,介紹了離心泵作透平在工業(yè)生產(chǎn)中,特別是在油氣儲運(yùn)工程中的應(yīng)用情況,總結(jié)了泵作透平的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,指出了目前的發(fā)展趨勢和本文的研究內(nèi)容。其次,詳細(xì)介紹了泵作透平運(yùn)行的外特性理論和CFD數(shù)值模擬的相關(guān)理論。再次,利用在廣州第一水泵廠搭建的泵作透平的實(shí)驗(yàn)平臺,對所選型號泵進(jìn)行了全面的實(shí)驗(yàn)研究,通過實(shí)驗(yàn)得到了該型號泵分別在泵和透平兩種工況下運(yùn)行的外特性結(jié)果,并進(jìn)行了分析。然后,對所選型號的PAT進(jìn)行了CFD數(shù)值模擬研究。利用Pro/E三維造型軟件對透平內(nèi)部流體域進(jìn)行了全流場三維建模,使用ICEM軟件對模型進(jìn)行了混合網(wǎng)格的劃分,使用ANSYS-CFX軟件進(jìn)行了泵和透平工況下運(yùn)行的數(shù)值計(jì)算。計(jì)算完成之后,對泵和透平工況下運(yùn)行時(shí)的內(nèi)部流場進(jìn)行了分析,得到泵工況下在額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行最佳工況點(diǎn)時(shí)內(nèi)部流體域的速度場和壓力場分布規(guī)律,也得到了不同流量下PAT內(nèi)部流體域的速度場和壓力場分布規(guī)律。同時(shí),將在額定轉(zhuǎn)速下的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比驗(yàn)證,證明了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。之后,對該型號的PAT在六個(gè)不同轉(zhuǎn)速下進(jìn)行了變轉(zhuǎn)速的數(shù)值模擬計(jì)算,得到了PAT在變轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的外特性曲線。并計(jì)算得到了1480r/min轉(zhuǎn)速下PAT的內(nèi)部的水力損失曲線,進(jìn)行了研究分析。最后,對PAT的選型問題進(jìn)行了深入研究,通過一系列的理論推導(dǎo),最終得到了泵和透平在最佳工況點(diǎn)運(yùn)行的性能預(yù)測公式,并對其進(jìn)行了算例驗(yàn)證,證明了預(yù)測公式具有較高的準(zhǔn)確性,可以用來指導(dǎo)對PAT的選型。
【關(guān)鍵詞】：泵作透平 實(shí)驗(yàn)研究 CFD數(shù)值計(jì)算 變轉(zhuǎn)速 PAT選型
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE974.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 研究背景和意義12-13
• 1.1.1 研究背景12
• 1.1.2 液力透平簡介12
• 1.1.3 泵反轉(zhuǎn)作液力透平的發(fā)展及意義12-13
• 1.2 離心泵反轉(zhuǎn)作透平的工作原理13
• 1.3 泵作透平在油氣儲運(yùn)工程中的應(yīng)用13-14
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4.1 PAT外特性的實(shí)驗(yàn)研究14
• 1.4.2 PAT的數(shù)值計(jì)算和內(nèi)部流場的研究14-15
• 1.4.3 PAT選型預(yù)測的研究15-16
• 1.4.4 PAT內(nèi)部非定常壓力脈動的研究16
• 1.5 泵作透平應(yīng)用中存在的問題16-17
• 1.5.1 PAT運(yùn)行的效率問題16
• 1.5.2 PAT在變轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的問題16-17
• 1.6 研究內(nèi)容和工作基礎(chǔ)17-18
• 1.6.1 研究內(nèi)容17
• 1.6.2 工作基礎(chǔ)17-18
• 1.7 本章小結(jié)18-19
• 第二章 PAT的基本理論及流動分析基礎(chǔ)19-30
• 2.1 泵作透平的相關(guān)基本理論19-22
• 2.1.1 流量19
• 2.1.2 轉(zhuǎn)速19
• 2.1.3 揚(yáng)程19-20
• 2.1.4 功率20-21
• 2.1.5 效率21-22
• 2.2 泵作透平外特性曲線基礎(chǔ)理論22-24
• 2.2.1 PAT的流量-水頭變化曲線理論22-23
• 2.2.2 PAT的流量-軸功率變化曲線理論23-24
• 2.2.3 PAT的流量-效率變化曲線理論24
• 2.3 計(jì)算流體動力學(xué)簡介24-25
• 2.4 流體力學(xué)控制方程25-26
• 2.5 湍流流動理論26-28
• 2.5.1 Reynolds平均法26
• 2.5.2 湍流模型介紹26-28
• 2.6 數(shù)值計(jì)算網(wǎng)格介紹28
• 2.7 計(jì)算流體力學(xué)的在PAT中的應(yīng)用28-29
• 2.8 本章小結(jié)29-30
• 第三章 泵作透平的實(shí)驗(yàn)研究30-45
• 3.1 所研究型號泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)30-32
• 3.2 實(shí)驗(yàn)的目的和內(nèi)容32
• 3.3 實(shí)驗(yàn)裝置及試驗(yàn)臺布置32-38
• 3.3.1 試驗(yàn)臺的選擇32-33
• 3.3.2 試驗(yàn)臺的搭建33-35
• 3.3.3 流量的測量35-36
• 3.3.4 扭矩與轉(zhuǎn)速的測量36-37
• 3.3.5 進(jìn)出口壓力的測量37-38
• 3.3.6 外特性參數(shù)的計(jì)算38
• 3.4 實(shí)驗(yàn)過程38-39
• 3.4.1 泵工況下的實(shí)驗(yàn)步驟38-39
• 3.4.2 PAT工況下的實(shí)驗(yàn)步驟39
• 3.5 泵和PAT的外特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析39-43
• 3.5.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)記錄及外特性曲線繪制39-42
• 3.5.2 泵和PAT的實(shí)驗(yàn)外特性結(jié)果分析42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-45
• 第四章 泵作透平的CFD數(shù)值模擬研究45-75
• 4.1 PAT內(nèi)部流體域的三維建模45-48
• 4.1.1 三維幾何模型的選擇45-46
• 4.1.2 全流場的三維建模過程46-48
• 4.2 網(wǎng)格劃分48-50
• 4.2.1 網(wǎng)格類型的選擇48-49
• 4.2.2 網(wǎng)格無關(guān)性檢查49-50
• 4.3 CFX計(jì)算參數(shù)設(shè)置及后處理50-51
• 4.4 泵工況壓力場和速度場分布51-53
• 4.4.1 泵工況壓力場分布51-52
• 4.4.2 泵工況速度場分布52-53
• 4.5 PAT工況壓力場和速度場分布53-58
• 4.5.1 不同流量下PAT內(nèi)部壓力場和速度矢量分布53-56
• 4.5.2 不同流量下PAT內(nèi)部速度場流線圖特性56-58
• 4.6 泵和透平的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果比較58-63
• 4.6.1 泵與透平計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)記錄和整理58-59
• 4.6.2 泵工況下實(shí)驗(yàn)與計(jì)算的外特性曲線對比59-61
• 4.6.3 PAT工況下實(shí)驗(yàn)與計(jì)算的外特性對比61-63
• 4.7 變轉(zhuǎn)速下PAT水力特性的研究63-72
• 4.7.1 不同轉(zhuǎn)速下PAT流量-水頭變化曲線63-65
• 4.7.2 不同轉(zhuǎn)速下PAT流量-軸功率變化曲線65-67
• 4.7.3 不同轉(zhuǎn)速下PAT流量-效率變化曲線67-68
• 4.7.4 不同轉(zhuǎn)速下PAT的流量-理論水頭變化曲線68-70
• 4.7.5 不同轉(zhuǎn)速下PAT總效率隨水力效率的變化曲線70-72
• 4.8 額定轉(zhuǎn)速下PAT內(nèi)部的水頭損失分布72-73
• 4.9 本章小結(jié)73-75
• 第五章 泵與透平性能預(yù)測公式的研究75-85
• 5.1 泵作透平選型的研究現(xiàn)狀75-76
• 5.2 泵工況下的葉輪和蝸殼匹配對特性的影響76-77
• 5.2.1 泵葉輪幾何參數(shù)對泵特性的影響76
• 5.2.2 蝸殼幾何參數(shù)對泵特性的影響76-77
• 5.3 PAT工況下葉輪和壓水室匹配對特性的影響77-82
• 5.3.1 研究意義77-78
• 5.3.2 PAT葉輪和蝸殼特性方程推導(dǎo)78-82
• 5.4 泵作透平性能預(yù)測公式的驗(yàn)證82-84
• 5.5 本章小結(jié)84-85
• 結(jié)論與展望85-87
• 結(jié)論85-86
• 展望86-87
• 參考文獻(xiàn)87-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果92-93
• 致謝93-94
• 附件94

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 ;信息窗[J];焊接;1987年06期

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1 張杰;離心泵作透平的水力特性研究和分析[D];華南理工大學(xué);2016年

  本文關(guān)鍵詞：離心泵作透平的水力特性研究和分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：357055