【摘要】：在葉輪開(kāi)平衡孔配合雙密封環(huán)平衡軸向力的離心泵中,準(zhǔn)確計(jì)算泵腔和平衡腔液體壓力對(duì)軸向力平衡效果起著決定性影響。本課題在國(guó)家自然科學(xué)基金(51269010)和浙江省自然科學(xué)基金(LY12E09002)的資助下,通過(guò)改變?nèi)~輪后密封環(huán)直徑配合不同直徑平衡孔方法,對(duì)泵腔和平衡腔液體壓力分布特性及平衡腔液體壓力對(duì)離心泵軸向力的影響做了深入研究。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:1.為研究泵腔和平衡腔液體壓力特性,本文以IS80-50-315型離心泵作為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)專門的試驗(yàn)裝置及測(cè)量設(shè)備,對(duì)不同工況下離心泵穩(wěn)定工作時(shí)的流量、揚(yáng)程、泵腔和平衡腔液體壓力、轉(zhuǎn)速、輸入軸功率等重要參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。結(jié)果表明:不同后密封環(huán)直徑配合不同平衡孔直徑對(duì)離心泵性能影響不大,泵腔和平衡腔液體壓力隨著流量增大而減小,隨測(cè)點(diǎn)半徑增大而增大;隨著平衡孔直徑增大,泵腔各測(cè)壓點(diǎn)壓力在小范圍內(nèi)存在減小的趨勢(shì);不同后密封環(huán)加大量和平衡孔直徑參數(shù)組合對(duì)平衡腔液體壓力影響較為明顯,而對(duì)前、后泵腔液體壓力分布影響不大。2.保持葉輪前密封環(huán)直徑為90mm且前、后密封環(huán)間隙不變,分別更換直徑為90mm、105mm、115mm、125mm、140mm葉輪后密封環(huán),并配合直徑為0mm、4mm、6mm、8mm、11mm的平衡孔的條件下。試驗(yàn)研究表明:同一平衡孔直徑下,平衡腔液體壓力隨著葉輪后密封環(huán)直徑增大而增大,其關(guān)系曲線幾乎是一些斜直線;對(duì)于相同直徑葉輪后密封環(huán),隨平衡孔直徑增大,平衡腔液體壓力明顯減小,證明加大平衡孔直徑具有平衡軸向力效果。3.為研究相似泵腔和平衡腔液體壓力特性,引入比面積和壓力系數(shù),通過(guò)構(gòu)建計(jì)算模型,對(duì)模型泵液體壓力進(jìn)行理論計(jì)算,并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行無(wú)量綱分析。通過(guò)繪制平衡腔液體壓力無(wú)因次曲線,對(duì)比分析得出:對(duì)于前后泵腔壓力,理論計(jì)算值與試驗(yàn)值結(jié)果最大相對(duì)誤差為4.19%、5.67%;對(duì)于平衡腔液體壓力,密封環(huán)直不變,增大平衡孔直徑,使比面積k增大,平衡腔壓力系數(shù)p減小,反之則比面積k值減小,壓力系數(shù)p升高。設(shè)計(jì)工況下,理論計(jì)算獲得的曲線與試驗(yàn)測(cè)得結(jié)果接近,驗(yàn)證了此種計(jì)算方法的正確性。4.通過(guò)對(duì)模型泵全流道數(shù)值計(jì)算,分析了泵腔和平衡腔液體壓力與葉輪后密封環(huán)直徑及平衡孔直徑的關(guān)系,以及加大葉輪后密封環(huán)對(duì)離心泵流動(dòng)的影響。將模擬結(jié)果與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比,分析得到:改變平衡腔結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)泵腔壓力影響較小;兩者平衡腔液體壓力無(wú)因次曲線誤差較小,證明了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性;并從控制軸向力提高容積效率角度,曲線平坦部分比面積值可作為選擇平衡孔直徑的理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH311

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2516955