诱导轮叶片参数对大流量离心泵汽蚀性能的影响

诱导轮作为离心泵的重要辅助部件之一,对水泵汽蚀性能的改善有重要作用。针对某大流量离心泵汽蚀性能不佳的问题,采用响应面分析和数值模拟的方式,对该离心泵的诱导轮叶片参数进行了优化,探究了诱导轮导程、叶片厚度和叶片数对大流量离心泵汽蚀性能的影响规律。首先,构建了大流量离心泵的仿真模型,对其进行了外特性计算,将计算结果与试验结果进行了对比,对仿真结果的可靠性进行了验证;然后,根据诱导轮扬程与泵汽蚀性能呈正相关的规律,以诱导轮的叶片参数(导程L、厚度T、叶片数Z)为变量因素,以诱导轮扬程最大为优化目标,对诱导轮进行了响应面计算分析,得到了响应面优化后的诱导轮叶片参数,并对比分析了优化前后诱导轮的扬程;最后,针对诱导轮优化前后的离心泵,在不同工况下进行了叶轮汽蚀情况和临界汽蚀余量对比分析。研究结果表明:叶片导程对诱导轮扬程的影响不大,而减小叶片厚度、增加叶片数可以大幅提高诱导轮扬程;额定工况下,经响应面优化后的诱导轮扬程提高了0.6 m,泵的临界汽蚀余量相比原型泵降低了0.15 m。该结果可以为大流量离心泵诱导轮的优化设计提供理论参考。

某项目冷却水泵汽蚀余量分析及探讨

对某项目不同方案的冷却水泵的汽蚀余量进行了分析和探讨,指出在当地大气压和输送液体温度已定的情况下,汽蚀余量的影响因素为冷却水泵入口与冷却塔底盘液面的高差和两者之间的管路阻力。提出了采用压出式冷却水泵安装方式,以及把冷却塔布置在裙房或塔楼屋顶,利用建筑本身的高度有效克服管路阻力、避免汽蚀现象的措施。建议水管控制流速不大于3 m/s,单个弯头局部阻力(水头)小于等于0.5 m。

模块式小型堆乏燃料水池冷却系统仿真分析

采用Flowmaster软件,建立了多用途模块式小型堆(ACP100)的乏燃料水池冷却系统主要设备及系统的物理模型,进行了稳态及瞬态仿真分析,确定了衡量系统达到预期运行状态的关键指标。分析并校核了最严苛工况下冷却水泵的汽蚀余量(NPSH),得到了腔室液位变化的运行特性。研究成果可为该系统的设计及评估提供思路和仿真模型支持。

离心泵汽蚀特性与调节工况的理论研究

根据汽蚀基本方程 ,导出了离心泵必需汽蚀余量表达式 ,研究了变阀调节和变速调节与离心泵汽蚀特性之间的理论关系 ,并对这两种调节方法在减轻和防止水泵汽蚀的应用方面进行了分析 ,研究结果可用于指导实际工程。

旋流泵变转速性能及无叶腔流场实验研究

为研究旋流泵变转速相似定律换算、内部流场变化和外特性与内部流动的关联,研制32WB8-12型旋流泵试验样机.通过型式及变转速外特性试验,得出泵扬程、功率、效率和临界汽蚀余量曲线变化规律;用5孔球形探针对无叶腔流场进行测量,得到变转速流场5个测点静压、绝对速度、圆周速度、径向速度和轴向速度变化规律,证明轴向旋涡运动为主流,存在回流运动;通过对实验数据进行分析,解释了外特性参数与内部流动参数之间的联系和变化规律,阐明旋流泵抽吸及扬程形成原理;验证流量、扬程和轴功率满足相似理论比例定律,汽蚀余量不满足汽蚀相似定律,且其曲线呈与离心泵等相反的趋势.

轴流泵变转速性能试验及内部流场数值计算

研制比转速550 r/min、转速2 900 r/min型QY90-4.4-1.5潜水轴流泵样机。通过型式及变转速外特性试验,得出轴流泵qV-H、qV-Pa和qV-η性能曲线变化规律;验证qV-H、qV-Pa曲线及各转速最优工况之间换算均不满足相似定律,泵综合特性曲线等效曲线与相似抛物线差别较大;采用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法进行转速对流场影响数值计算,得到不同转速下最优工况叶片表面速度和静压分布,阐明外特性变化规律内在原因;泵转速提高,叶片表面速度增大,内部流动基本符合圆柱层流面无关性假设;同时叶片所受升力增大,叶片背面所承受的负压强进一步降低,易发汽蚀的可能性增大,可以推测汽蚀是制约轴流泵高速化发展的主要因素之一。轴流泵内部液流轴向运动雷诺数较小,难以达到尼古拉兹试验粘性力相似的自动模型化区,且叶栅与单翼型升力系数的差异,也难以保持变转速工况之间升力的相似,这是不满足相似定律的主要原因。

混流泵叶片优化及基于状态方程模型的空化研究

在保证效率和扬程的前提下,为了最大限度地提高混流泵空化性能,利用基于正压流体状态方程的空化模型,开展了混流泵空化性能研究.发现原来采用速度系数法设计的5叶片混流泵叶片结构并不合理,泵叶轮设计工况下的临界空化余量较高.针对这一问题,增加混流泵的叶片数目为7片,并以效率和扬程作为目标函数,对7叶片混流泵叶片进口边形状、叶片前缘厚度以及叶片厚度变化规律进行了优化设计.混流泵优化前后3种不同叶片结构方案的空化性能对比分析结果表明:混流泵叶片进口边适当向进口方向延伸,叶片进口边前缘减薄,以及改变叶片厚度的变化规律,将使混流泵的临界空化余量大大降低.优化设计后的混流泵效率为90.857%,扬程为163.86m,优化后的临界空化余量为28.64m,相比优化前降低了45%,有效地改善了混流泵在设计工况下的空化性能,为今后该类高温高压混流泵的设计和优化提供了方向.

离心泵汽蚀特性分析

根据离心泵汽蚀余量的计算公式来分析影响泵汽蚀特性的因素,主要包括泵体设计和叶轮进口设计.假设泵进口来流无预旋,将由流动变量表征的泵汽蚀比转速公式,改写为由几何参数也就是反应泵体设计和叶轮进口设计的两个系数以及进口叶片安放角和轮毂比表示的形式,并通过绘制汽蚀比转速的图谱来分析影响泵汽蚀比转速的设计因素.通过图谱发现,获得最高汽蚀比转速对应的最优进口叶片安放角在10°-30°之间,叶轮进口处的设计比泵体的设计对泵汽蚀比转速的影响大.另外,根据初生汽蚀比转速的计算公式认为,基本上所有的离心泵都在汽蚀状态下工作.划分了离心泵的容许汽蚀运行区域的边界,即扬程下降0.5%时对应的汽蚀比转速曲线.

真空排水系统真空罐排放的关键技术与设计

简述了真空排水系统真空罐排放的应用现状和技术差异,重点介绍了单真空罐带负压排放方案的设计要点,详述了排污泵参数的确定方法和平衡管的作用。通过试验证实了该方案的可行性,并对系统的改进和优化提出了建议。

离心油泵输送粘性流体空蚀性能实验研究

本文通过实验研究了离心油泵输送粘性流体时的空蚀性能和油泵的空蚀性能与输送介质粘度的关系,研究了油泵的性能参数(流量、扬程、功率和效率)随进口真空度的变化规律,并与输送清水时的空蚀性能进行了对比,研究了进口真空度对油泵水力性能的影响。离心油泵的空蚀性能随输送介质的不同存在很大差异。实验结果表明:在相同的流量工况下,输送粘性流体比输送清水具有较高的临界空蚀余量。

基于正压模型的离心叶轮空化性能分析

鉴于空化数值模拟软件适用范围和计算精度尚需进一步检验,采用Star-CD软件,以一种界面捕获方法来模拟空化,并选择正压模型对离心泵内部流场进行模拟,计算得到了各单元和节点的压力、速度和液体体积分数,通过调整进口断面参考点的参考压力,模拟了叶轮内的空化发生和发展过程,对比了空化发生后的性能参数与基准值。结果表明,正压模型能较好地预测叶轮的空化性能。

旋流泵性能及内部流场试验分析

为了研究旋流泵性能及内部流场特性,在32WB8-12型样泵型式试验和5孔球形探针无叶腔流场测量基础上,阐明旋流泵抽吸及扬程和汽蚀形成原理,得出流量-汽蚀余量性能曲线为下降抛物线形;基于重组化群k-ε湍流模型对模型泵内部三维流动进行数值计算;通过流场测试与数值模拟对比分析,证明数值计算达到一定程度逼真性和精确度。结果表明,旋流泵内部流动主要由贯通流等组成;叶轮区域呈强制涡特征,存在相对轴向旋涡运动;无叶腔区域类似于组合涡,存在回流、循环流和自由涡运动,呈非轴对称、非定常流动,紊乱程度相当高,这是造成旋流泵效率偏低的主要原因。

离心泵气蚀问题研究及抗气蚀性能改进

离心泵是一种用途广泛的流体机械。本文对离心泵的气蚀问题进行研究,简述产生气蚀的过程及其产生的危害,分析了其内在的气蚀机理,提出提高抗气蚀能力的措施,减少气蚀发生的可能性,从而提高离心泵的运行效率。

离心泵气蚀判定因素分析及预防

离心泵是一种用途广泛的流体机械,气蚀现象对离心泵的工作性能影响较为严重。现文对离心泵的气蚀问题产生原因进行分析,提出影响离心泵气蚀的两方面的因素。通过分析实际应用中离心泵的允许气蚀余量NPSHr和允许吸上真空度[Hs]的作用,提出预防泵气蚀的措施,减少气蚀发生的可能性,从而提高离心泵的运行效率。

带可调式前置导叶轴流泵空化性能试验

以一台带可调式前置导叶轴流泵为研究对象,在闭式试验台上进行了非额定工况的空化性能试验,揭示了前置导叶对轴流泵空化性能及进出口压力脉动的影响。空化性能曲线表明:安装前置导叶后,水力损失增加,扬程下降,但临界汽蚀余量减小,空化性能得到改善;前置导叶由负角度向正角度调节时,虽然扬程逐渐降低,但抗汽蚀性能得到增强。压力脉动分析结果表明:空化初生时,设置前置导叶后进出口压力脉动幅值均增加,且峰值主要出现在叶频及其谐频处,临界空化与空化严重时,进口压力脉动主要集中在低频处,出口则呈现宽频脉动特性;流量降低时,泵内流态紊乱,前置导叶对压力脉动幅值影响较小,且脉动峰值出现位置随前置导叶角度变化而改变。

低比转速离心泵空化性能的数值模拟

为了对低比转速离心泵空化发生时的内部气液两相流动进行分析,应用计算流体力学(CFD)软件对比转速为66的离心泵空化性能进行气液两相流场的数值研究。对不同有效空化余量时叶轮内部气泡分布的研究表明,泵在进口压力较高时就已经在叶片的进口背面产生空化初生,临界空化余量和许用空化余量时,气泡在叶片表面和流道内部均有分布,占据了部分叶轮流道,影响叶轮内部能量交换,并可能对泵造成空蚀。对该实型泵进行试验研究,验证了数值计算的精确度。

矿用水泵流量-汽蚀余量曲线拟合方法的研究

流量-汽蚀余量曲线是为保证水泵正常工作、不产生危害性汽蚀的汽蚀余量而绘制的性能参数曲线。通过对流量-汽蚀余量曲线拟合方法的研究,运用数值分析方法详细介绍了拟合的推导过程。

旋流泵反转透平水力和汽蚀性能的CFD预测

旋流泵有无堵塞以及它的耐磨损性能,使其具有作为透平应用于多杂物多泥沙河流发电和工业固液两相流程余能回收的可能性,但该方面的研究目前还是空白。本文采用CFD方法计算比转速为76的旋流泵反转作为透平时的单相和空化紊流流动,在泵工况下将水力和汽蚀性能计算结果与试验值进行对比。结果表明:旋流泵可以作为透平产生动力,但透平最优工况与泵最优工况相距较远,汽蚀性能也差很多;尾水管存在与叶轮同向旋转的涡流,其中心存在空腔涡带。汽蚀性能的改善和空腔涡带的控制可能是未来要解决的关键问题。

基于正交试验的离心泵空化性能优化设计

针对当前离心泵在使用过程中抗空化性能差的问题,在现有IH80-50-250型化工离心泵的基础上,建立以泵汽蚀余量为目标函数的优化数学模型,采用正交试验对离心泵进行优化设计。基于L_(16)(4~5)正交表,选取叶轮进口直径、叶轮出口直径、叶片进口安放角、叶片出口安放角和叶片包角5个参数制定出16组正交试验方案。使用计算流体动力学技术对16组离心泵模型进行流场模拟,采用极差分析得到各参数对优化指标的影响顺序,并获得一组最优方案。采用Pump Linx软件模拟得到原型泵与优化泵在不同工况下的泵汽蚀余量以及在额定转速下离心泵的蒸汽质量分数,对比结果表明,优化泵的泵汽蚀余量和蒸汽质量分数分别降低了28.87%和21.02%,提高了离心泵的抗空化能力,验证了正交试验方法的可行性和准确性,为离心泵的优化设计提供了参考。

自吸泵的自吸时间及自吸高度计算

本文对外混式自吸泵的自吸时间和自吸高度的计算方法进行了讨论,提出应根据泵不发生汽蚀和泵储水量大小作为合理确定泵最大自吸高度和最大自吸时间的基本条件。文中给出的计算公式,采用分段叠加法计算自吸时间,与试验结果基本相符,并用实例计算加以说明。