離心式熱媒泵結構設計和優(yōu)化.pdf

1、近年來，高溫熱媒循環(huán)泵在石油化工領域、市政工程領域、聚酯化纖領域、合成纖維領域、紡織印染領域等得到廣泛應用，同時要求高溫熱媒循環(huán)泵滿足在高溫、高壓下運行平穩(wěn)可靠，高效節(jié)能等，并且要保證密封無泄漏。目前，國內(nèi)生產(chǎn)的高溫熱媒泵具有效率低，密封結構簡單，可靠性低，使用壽命短，存在安全隱患等因素。本課題以RY250-200-500型離心式熱媒泵為研究對象，主要圍繞熱媒泵結構參數(shù)優(yōu)化及熱媒泵機械密封兩個方面進行研究。首先，利用傳統(tǒng)的設計方法對離心

2、泵進行初始設計，以效率最高為目標，建立多工況下加權平均效率模型，采用遺傳算法對設計參數(shù)進行優(yōu)化;應用Fluent流體分析軟件對優(yōu)化前后的熱媒泵參數(shù)進行數(shù)值模擬，驗證優(yōu)化后熱媒泵各參數(shù)的合理性;然后對熱媒泵機械密封進行結構設計并對密封失效問題提出改進措施。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)基本參數(shù)值的計算;采用傳統(tǒng)的速度系數(shù)法對離心式熱媒泵葉輪、渦殼等主要零部件的參數(shù)進行設計計算。
　　(2)熱媒泵數(shù)學模型的建立;基于離心式熱媒泵

3、內(nèi)各項損失，建立效率為目標的計算模型。確定0.8Q、1.0Q和1.2Q三種運行工況下的目標權重的權值，建立加權平均效率數(shù)學模型。
　　(3)熱媒泵結構參數(shù)優(yōu)化;以0.8Q、1.0Q和1.2Q三個工況下的加權平均效率最高作為優(yōu)化設計模型，采用MATLAB遺傳算法工具箱對熱媒泵葉輪及渦殼結構參數(shù)進行優(yōu)化。
　　(4)熱媒泵的三維建模;運用Pro/e5.0分別對熱媒泵葉輪和渦室流道的原始值和設計優(yōu)化結果值分別建立三維實體模型。

4、r>　　(5)熱媒泵的數(shù)值模擬分析;用Gambit軟件分別對優(yōu)化前后的熱媒泵葉輪及蝸室流道模型劃分網(wǎng)格，初步設定邊界條件，應用Fluent軟件分別對傳統(tǒng)設計法設計的熱媒泵及多工況優(yōu)化后的熱媒泵流場進行數(shù)值模擬。通過對原始值和優(yōu)化結果值的數(shù)值模擬結果進行對比分析，證明優(yōu)化參數(shù)的合理性。
　　(6)機械密封的結構設計;將以RY250-200-500型離心式熱媒泵為原型進行機械密封的設計，設計一種波紋管密封，并結合離心式熱媒泵在實際應用