第1章緒論

1.1課題研究背景及意義
由于輸送介質的特殊性，如：含固體顆粒介質、易凝固介質、強溶劑性介質、劇毒介質、高粘度介質，以及使用條件的惡劣性，如：輸送高溫介質（最高可達34(rc左右）；輸送低溫介質（最低可達零下132°C);系統(tǒng)壓力高，最高可達幾十兆帕；低NPSH，最低僅為0.5m左右；流量大，最高可達每小時幾千立方米；小流量高揚程等。同時對它的技術要求高，石油化工泵在生產(chǎn)裝置的重要性，決定了石油化工菜的技術要求較嚴格[1]。圖1.1為常見的一種石油化工離心菜。這些運行環(huán)境和條件都要求石油化工泵的設計滿足流量和揚程及效率的情況下還要防泄漏等。這就對泵的設計帶來了新的挑戰(zhàn)。在這些眾多被關注的問題中，無泄漏泵技術以其卓越的零泄漏、零污染性能，已漸成當今石化用菜的主流，從而極大地促進石油和化工行業(yè)的節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)。

1.2石油化工泉研究現(xiàn)狀
國產(chǎn)的石油化工粟大概經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：第一階段是上世紀中葉，沈陽水栗廠制造了第一代流程栗和耐腐蝕泵；第二階段是上世紀60年代中期，沈陽水泉廠和沈陽水泉研究所聯(lián)合設計和開發(fā)了第二代流程粟和耐腐蝕粟，但在設計和制造技術上與國外相比還有一定差距；第三階段是上世紀80年代以后，國產(chǎn)石油化工業(yè)行業(yè)的整體快速發(fā)展，對泵也有了更高的要求，這時菜行業(yè)聯(lián)合開發(fā)了我國第三代化工流程泵一IH泵，它成為我國目前主導的一種化工流程菜[2]。國外石油化工泉的制造廠主要有日本桂原公司、德國KSB公司、瑞士蘇爾壽公司和美國高斯公司等。從上世紀80年代以后，國內泵行業(yè)從國外引進了一系列具有世界先進水平的化工菜，但在全系列的設計和生產(chǎn)上存在著一定的差距[3]。這些差距主要是：粟的標準化、系列化和通用化程度低；可靠性的研宄不足；菜效率相對偏低。因此仍有不少化工流程泵不得不依靠進口。
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第2章石油化工離心粟模型建立、網(wǎng)格劃分

2.1石油化工離心泉結構
以增加液體的動能和靜壓能(主要增加靜壓能)，葉輪有三種形式，分別為幵式、半閉式和閉式，開式葉輪的葉片兩側無蓋板，清洗方便、制造簡單，多用于輸送含有較多懸浮物的物料，效率不高，輸送的液體壓力較低；半閉式葉輪在吸入口一側有蓋板，在另一側無蓋板，常用于輸送含有顆�；蛞壮恋淼奈锪希室膊桓�；閉式葉輪有前后蓋板分別在葉片兩側，效率好，適用于輸送不含雜質的清潔液體。一般的離心菜葉輪多為閉式葉輪[66]。

2.2石油化工離心粟模型建立
IHF70-65-60型石油化工離心泵主要應用于石油、化工、合成纖維、化肥、電站、冶金、食品及醫(yī)藥等工業(yè)部門，并且在輸送介質為低溫或高溫的液體、清潔或含有顆粒的液體、中性或腐燭性液體時具有明顯的優(yōu)勢，性能穩(wěn)定，文中針對IHF70-65-60型石油化工離心泵進行了模型泵的建立及數(shù)值模擬，探究了其機械密封的可靠性和它的運行性能。圖2.2是IHF70-65-60型石油化工離心泵外形圖。
采用柱坐標系來建模整個形體。定Z軸為葉輪的軸線，圓周方向為0角，基準點通過葉片上點到軸線的距離r來建立，然后將這些點依次連起來，工作面背面型線就能得到。使用插入基準曲線命令，選擇剛剛建立的系列點中的任意起始點；運用創(chuàng)建邊界圖元命令草繪剛剛建立的曲線，對草繪進行拉伸；葉輪軸面投影圖是根據(jù)水力圖繪制得到的；以葉輪軸面投影圖為根據(jù)，旋轉切除所拉伸葉片。圖2.4為IHF70-65-60型石油化工離心粟葉片模型。

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第3章石油化工離心泵流動理論分析 ..........16
3.1石油化工離心泵的工作原理 ........16
第4章石油化工離心泵內部流動數(shù)值分析....... 24
4.1數(shù)值計算方法及邊界條件的確定.......... 24
4. 1. 1數(shù)值計算方法 24
第5章結論與展望........... 50
5.1主要研究結論............ 50
5.2 展望 .........50

第4章石油化工離心栗內部流動數(shù)值分析

4.1數(shù)值計算方法及邊界條件的確定
Fluent軟件在對IHF70-65-60型石油化工離心栗進行三維定常端流計算時，將葉輪確定在空間某一固定位置，采用多重坐標系模型(Multiple Reference Frame Model)進行計算，即將全流道的流體劃分為進口段、葉輪和鍋殼三個計算區(qū)域[65?71]。IHF70-65-60型石油化工離心栗轉速為2900rpm左右，轉速較高，易出現(xiàn)強旋度以及旋轉剪切流等現(xiàn)象；同時RNGk-s模型計算過程中考慮了旋轉效應，對強旋轉流動計算的精度較高，故釆用RNGk-s模型，它是對標準的k-f模型的一種修正形式。

4.2定常數(shù)值模擬結果
 下面介紹mF70-65-60型石油化工離心菜在設計工況下且以清水為介質的數(shù)值模擬得到的性能和內流場特征。下面是IHF70-65-60型石油化工離心栗在設計工況下數(shù)值計算結果，其中，0為設計流量，通過數(shù)值模擬，得出IHF70-65-60型石油化工離心栗在設計工況下流動特性，并對計算結果進行了分析。

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第5章結論與展望

5.1主要研宄結論
本文利用CFD軟件對IHF70-65-60型石油化工離心泵的全流道進行了數(shù)值計算，就其定常和非定常內流場的變化及石油化工泵機械密封做了分析。其論文中得出的主要結論如下：1)由內流場定常變化可知，流體進入葉輪后，經(jīng)葉輪做功，流體獲得壓能和動能都有不同程度的增加，其中，壓能增加最快，最后經(jīng)蝸殼的引流，流體獲得能量，流出蝸殼，即流體獲得揚程，且通過計算，揚程達到了該泵的額定揚程；2)由非定常內流場的變化可知，在流動還沒有穩(wěn)定時，泵受到的載荷最大，此時，流動也較紊亂，不利于泵對流體的能量傳遞，當流動穩(wěn)定時，流場的壓強梯度和速度梯度跨度減小，壓強和速度分布均勻，回流等不利于泵做功的因素降低，這也說明了該泵在設計工況下穩(wěn)定運行時各項參數(shù)最佳。

5.2展望
石油化工泵由于輸送介質的特殊性，介質對泵的運行影響很大，如何保證其高效又能安全運行一直以來是泵行業(yè)研究的重點和難點，本文只是借助FLUENT軟件做了一些探宄，很多方面仍值得進一步研究與總結，如：1)由于石油介質的多變性，文中只是以清水進行了數(shù)值模擬，介質的變化肯定會對IHF70-65-60型石油化工離心泵各方面運行有一定的影響，當介質為石油化工原料時，該泵的工作能力，還得在實際運行中進一步研宄和分析；2)文中重點研究了該泵的內流場的特性，除了介質對泵實際運行性能的影響外，由于石油化工原料大多具有腐蝕性和有毒性，以及溫度對材料的影響，要保證的石油化工離心泵長久安全穩(wěn)定運行，實際中還必須考慮材料性能的影響。

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參考文獻（略）