礦用潛水電泵優(yōu)化設計與試驗研究.pdf

1、隨著國內煤礦采掘業(yè)的蓬勃發(fā)展，礦用潛水電泵的需求量逐年遞增，其主要用于礦內輸送含有沙子、泥漿、礦渣等固體介質的污水。由于這種特殊使用環(huán)境，如果按照清水泵來設計，過流部件就會很容易發(fā)生磨損，泵在使用過程中就會表現出壽命短、效率低的特點。要解決這一問題，不僅要使用高性能的耐磨材料，更重要的是要對泵內的兩相流動進行分析研究，按照兩相流理論來進行水力設計。因此，本文將從兩相流理論入手，對礦用潛水電泵進行優(yōu)化設計。主要研究工作和成果如下：

2、　　 1、根據蔡保元兩相流理論中提出的“進口堵塞”和“出口抽吸”原理，選擇對固液兩相流泵效率影響較大的三個因素：葉片進口沖角△β1、葉片出口安放角β2及葉片數Z，對以上三因素分別取3個水平，采用L9(34)正交表，得到9個試驗方案。
　　 2、對正交試驗中9個方案分別進行單相清水模擬和固液兩相流模擬，相比清水模擬而言，在兩相流模擬中泵的效率和揚程都有所降低，通過極差值計算和直方圖可以看出，葉片出口安放角β2和葉片數Z在清水模擬

3、和兩相流模擬的最優(yōu)方案中取值不同。
　　 3、通過對正交試驗中空白列的極差分析，可以得出對效率指標影響不大的因素(如本文中葉片包角φ、葉輪出口直徑D2)，可根據實際情況作出調整，不會影響試驗結果分析。
　　 4、小固體顆粒在葉輪內集中分布于葉片工作面，并沿工作面向外運動，在葉輪出口處以很小的出口角流出，部分顆粒會在葉片出口處與葉片工作面相撞，會加劇葉片的磨損，因此在設計固液兩相流泵葉輪時，β2不易過大。
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4、、β2值的減小，可以改善泵的軸功率特性，減少泵因過載而燒毀電動機事故的發(fā)生，提高了泵的穩(wěn)定性。在這一點上，統(tǒng)一了兩相流理論和飽和軸功率特性。
　　 6、通過對全流場模型和非全流場模型的計算結果對比，發(fā)現口環(huán)泄漏和圓盤摩擦損失對泵效率影響較大，經過樣機試驗，表明全流場模型計算結果與試驗值能更好的吻合。
　　 7、基于Fluent和正交試驗，采用兩相流理論對BQS20-40-5.5型泵進行優(yōu)化設計，在設計工況下，泵效率高于國