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半開式復(fù)合葉輪多級離心泵設(shè)計與性能預(yù)測方法研究
閱讀:1501 發(fā)布時間:2012-9-27
AP1000化容補(bǔ)水泵等特殊低比轉(zhuǎn)速多級離心泵在性能上不但具有小流量高揚(yáng)程的特點(diǎn),還需保證從關(guān)死點(diǎn)到zui大流量的多個工況的性能同時達(dá)到使用要求。同時,結(jié)構(gòu)的緊湊性,以及小流量不穩(wěn)定和大流量過載等問題也是低比轉(zhuǎn)速泵設(shè)計需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。本文為形成結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好、滿足多工況性能要求的低比轉(zhuǎn)速多級離心泵設(shè)計方法,以AP1000化容補(bǔ)水泵為實(shí)例,研究半開式多平衡孔復(fù)合葉輪和渦形雙流道導(dǎo)葉的性能,建立其三維流場模擬和性能預(yù)測方法,基于計算流體動力學(xué)(CFD)技術(shù)改進(jìn)設(shè)計了滿足多工況性能要求的水力模型。探討了低比轉(zhuǎn)速多級離心泵半開式葉輪、復(fù)合葉輪和導(dǎo)葉的設(shè)計原理和方法,給出關(guān)鍵參數(shù)的確定方法,分析了半開式直葉片復(fù)合葉輪和渦形雙流道結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點(diǎn)。給出了半開式葉輪離心泵全流道三維流動數(shù)值模擬方法,以單級半開式葉輪離心泵為模型,考慮葉輪前后間隙、平衡孔、口環(huán)間隙等結(jié)構(gòu),分析不同建模形式、湍流模式、離散方法對性能曲線預(yù)測計算精度的影響,完善和驗(yàn)證了基于三維流動模擬的性能預(yù)測方法。為滿足AP1000化容補(bǔ)水泵四個特殊工況點(diǎn)的性能和結(jié)構(gòu)緊湊型要求,設(shè)計了半開式多平衡孔復(fù)合直葉片葉輪和渦形流道式導(dǎo)葉結(jié)構(gòu),建立了包含葉輪、導(dǎo)葉、葉輪前后間隙、密封口環(huán)和平衡孔的三維全流道實(shí)體模型。基于本文驗(yàn)證的流場三維數(shù)值模擬方法,預(yù)測全工況下的水力性能,分析了決定低比轉(zhuǎn)速多級離心泵各工況性能的關(guān)鍵參數(shù)?;谀M結(jié)果給出了改善低比轉(zhuǎn)速多級離心泵性能的結(jié)構(gòu)或設(shè)計建議,并改進(jìn)了過流部件結(jié)構(gòu),使AP1000化容補(bǔ)水泵模型滿足多工況運(yùn)行可靠和大流量不過載的設(shè)計要求。本文給出的多級離心泵葉輪與導(dǎo)葉的設(shè)計方法,以及相應(yīng)的三維流動數(shù)值模擬和性能預(yù)測方法,水力性能上滿足了多工況運(yùn)行的要求,對低比轉(zhuǎn)速多級離心泵研究與核電系統(tǒng)補(bǔ)水泵研發(fā)具有一定意義。
多級離心泵,采用了使用的節(jié)能水力模型,具有節(jié)能、性能范圍廣、運(yùn)行安全平穩(wěn)、低噪音、長壽命、安裝維修方便等優(yōu)點(diǎn);通過改變泵的材質(zhì)、密封形式和增加冷卻系統(tǒng),可輸送熱水、油類、腐蝕性和含磨料的介質(zhì)等。
離心泵是流動介質(zhì)(氣體和液體,也可以是懸浮顆粒與氣體或液體的混合物)從葉片轉(zhuǎn)軸根部(進(jìn)口)進(jìn)入,介質(zhì)依靠高速轉(zhuǎn)動葉片獲得離心力,產(chǎn)生一個高壓,從泄壓口(出口)流出的介質(zhì)輸送設(shè)備。多級離心泵是將具有同樣功能的兩個以上的泵集合在一起,流體通道結(jié)構(gòu)上,表現(xiàn)在*級的介質(zhì)泄壓口與第二級的進(jìn)口相通,第二級的介質(zhì)泄壓口與第三級的進(jìn)口相通,如此串聯(lián)的機(jī)構(gòu)形成了多級離心泵。多級離心泵的意義在于提高設(shè)定壓力。
多級離心泵,采用了使用的節(jié)能水力模型,具有節(jié)能、性能范圍廣、運(yùn)行安全平穩(wěn)、低噪音、長壽命、安裝維修方便等優(yōu)點(diǎn);通過改變泵的材質(zhì)、密封形式和增加冷卻系統(tǒng),可輸送熱水、油類、腐蝕性和含磨料的介質(zhì)等。
離心泵是流動介質(zhì)(氣體和液體,也可以是懸浮顆粒與氣體或液體的混合物)從葉片轉(zhuǎn)軸根部(進(jìn)口)進(jìn)入,介質(zhì)依靠高速轉(zhuǎn)動葉片獲得離心力,產(chǎn)生一個高壓,從泄壓口(出口)流出的介質(zhì)輸送設(shè)備。多級離心泵是將具有同樣功能的兩個以上的泵集合在一起,流體通道結(jié)構(gòu)上,表現(xiàn)在*級的介質(zhì)泄壓口與第二級的進(jìn)口相通,第二級的介質(zhì)泄壓口與第三級的進(jìn)口相通,如此串聯(lián)的機(jī)構(gòu)形成了多級離心泵。多級離心泵的意義在于提高設(shè)定壓力。
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