軸流式強(qiáng)制循環(huán)泵內(nèi)部流動(dòng)研究.pdf

1、軸流式強(qiáng)制循環(huán)泵是一種特殊型式的軸流泵，多應(yīng)用于化工、石油行業(yè)中，特別是在燒堿、磷酸、酒精等產(chǎn)品工藝流程中常與蒸發(fā)器、結(jié)晶器和反應(yīng)器配套使用。該泵的主要作用是在料液進(jìn)行濃縮結(jié)晶時(shí)提供循環(huán)動(dòng)力，促進(jìn)料液的循環(huán)，提高料液蒸發(fā)過(guò)程的傳熱系數(shù)。循環(huán)泵通常采用無(wú)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)，因此將造成循環(huán)泵葉輪出口旋轉(zhuǎn)動(dòng)能的大量損失。由于損失的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能在循環(huán)泵總能量中占有相當(dāng)比重，循環(huán)泵效率相較于普通軸流泵有較大的降低，所以要提高循環(huán)泵效率，需從其它方面進(jìn)行研究。本

2、文選取循環(huán)泵葉輪導(dǎo)水段與葉頂間隙為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并詳細(xì)分析其內(nèi)部流動(dòng)結(jié)構(gòu)，以期提高循環(huán)泵整泵的效率。
　　本文首先對(duì)葉輪導(dǎo)水段的導(dǎo)水錐進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并分析導(dǎo)水錐型面以及長(zhǎng)度變化對(duì)葉輪流場(chǎng)的影響，同時(shí)分析了環(huán)量分布規(guī)律及葉頂間隙對(duì)模型泵性能的影響。本文詳細(xì)討論了不同參數(shù)的匹配對(duì)模型泵效率及內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的影響，可為設(shè)計(jì)高效、穩(wěn)定的軸流泵葉輪水力模型提供有益參考，主要工作及研究成果如下：
　　1.通過(guò)數(shù)值計(jì)算方法對(duì)導(dǎo)

3、水錐進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，分析其內(nèi)部流動(dòng)認(rèn)為：維多辛斯基(witozinskv)導(dǎo)水錐流場(chǎng)出口的軸向速度不均勻度和速度平均偏流角均較優(yōu)，整流性能較出色。
　　2.通過(guò)對(duì)導(dǎo)水錐及葉輪進(jìn)行流場(chǎng)分析發(fā)現(xiàn)，葉輪的預(yù)旋作用會(huì)較大地影響導(dǎo)水錐出口軸向速度的不均勻度，但對(duì)偏流角、切向速度和水力損失影響較小。離葉輪越近的導(dǎo)水錐流場(chǎng)受葉輪旋轉(zhuǎn)影響愈大。
　　3.適當(dāng)增加導(dǎo)水錐長(zhǎng)度可提高葉輪水力效率，但長(zhǎng)度過(guò)大會(huì)增加流場(chǎng)水力損失。推薦導(dǎo)水錐長(zhǎng)度應(yīng)為葉輪

4、直徑的（0.5～0.7）倍。圓整錐體頭部尖銳段，可減少尖銳頭部誘發(fā)的不穩(wěn)定流動(dòng)，在保留整體型面的基礎(chǔ)上，建議圓整長(zhǎng)度應(yīng)為導(dǎo)水錐長(zhǎng)度的（1/7~1/8）倍。
　　4.闡述了變環(huán)量設(shè)計(jì)軸流泵葉輪方法的本質(zhì)，并選用三種環(huán)量分布規(guī)律進(jìn)行葉輪設(shè)計(jì)，同時(shí)深入分析了不同環(huán)量葉輪的內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。
　　5.選用4種不同大小的葉頂間隙，分別匹配設(shè)計(jì)環(huán)量不同的葉輪，基于SST k-ω湍流模型對(duì)其流場(chǎng)進(jìn)行三維非定常計(jì)算。分析了葉頂間隙及環(huán)量的變化對(duì)