离心泵浮动叶轮泵腔内液体压力分布的实验研究

【摘要】对叶轮所受轴向力研究可归纳为泵腔液体流动特性的研究,其研究关系到泵轴向力的准确计算问题,也是泵行业的薄弱环节。过大的轴向力容易引发安全事故,消除或平衡轴向力既可以提高水泵的使用寿命和效率,又可使泵向高扬程化的方向发展。离心泵浮动叶轮平衡轴向力与常规平衡轴向力方法不同,它是将平衡孔与平衡盘集成在叶轮上来实现轴向力自动平衡的新技术。本文的主要内容如下：1.以IS80-50-315型浮动叶轮离心泵为研究对象,采用在泵的前、后泵腔开取压孔和改变叶轮轴向位移的方法,研究叶轮的轴向位移量对泵性能和泵腔内液体压力的影响规律。为了保证前、后泵腔液体压力测量精度,采用稳压罐消除压力脉动,并用同一块压力表测量前、后泵腔压力。2.在叶轮轴向位移s为0、2、4、6mm条件下,试验获取了泵的性能和前、后泵腔液体压力。实验研究表明,随着叶轮轴向位移的增加,泵扬程、效率降低,轴功率增加；泵腔液体压力随着半径增大而增加,压力与半径关系曲线几乎是直线：随着叶轮轴向位移的增加,后泵腔液体压力较前泵腔液体高,在流量为1.0Q条件下,半径为146,116,83mm,轴向位移s=0mm时后泵腔液体压力较前泵腔液体压力分别高1.03,0.56,2.52m,平均高1.37m；轴向位移s=6mm时后泵腔液体压力较前泵腔液体压力分别高1.02,0.21,2.40m,平均高1.21m。3.将实验结果与理论计算结果进行了对比分析,泵腔液体压力实验值与理论公式计算值相差较大,而与文献[34]给出的理论修正公式计算值较为接近,此修正公式具有一定的使用价值。本文可为研究泵腔液体流动机理及泄漏量对压力影响规律,以及研究浮动叶轮轴向力特性提供可靠的实际测试数据。4.以清水为介质,采用三种k-ε湍流模型对泵全流道进行定常不可压流体数值模拟,获得该泵的外特性的模拟值,通过比较分析得到与实验值相对误差较小的一种湍流模型；选取此湍流模型模拟泵在不同流量工况下的泵腔液体压力,绘制压力模拟值与实验值随扬程变化的关系曲线。结果表明实验曲线与模拟曲线较吻合,实验曲线在模拟曲线下方。为了更深刻的研究泵腔液体压力与过流部件粗糙度关系,模拟泵盖内表面粗糙度对前、后泵腔液体压力影响,结果表明前泵盖表面粗糙度对泵腔液体压力影响较大。
【作者】贾晓；
【导师】刘在伦；
【作者基本信息】兰州理工大学，动力工程，2014，硕士
【关键词】离心泵；叶轮；轴向位移量；性能；泵腔液体压力；

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