【摘要】：在石油、化工、海水淡化等工業(yè)流程中,存在大量高壓液體可以回收利用。泵反轉(zhuǎn)作液力透平作為一種能量回收裝置,具有價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、體積小等優(yōu)點。目前國內(nèi)外對泵作透平的研究主要集中在離心泵反轉(zhuǎn),然而在化工流程工業(yè)中仍然有一些大流量、低壓頭的液體余壓能量,這些余壓能利用軸流泵反轉(zhuǎn)作液力透平回收更合適。本文以某公司生產(chǎn)的ZQ2870C-4型軸流泵為研究對象,首先通過CFD數(shù)值模擬的方法,模擬該泵在葉片安裝角為0°時的外特性曲線,并與原出廠實驗數(shù)據(jù)對比,發(fā)現(xiàn)在設(shè)計工況附近泵揚(yáng)程、效率的誤差均小于3%,證明數(shù)值模擬策略的可行。然后對該泵反轉(zhuǎn)作透平時在不同流量下進(jìn)行數(shù)值模擬計算,找到透平工況時的最優(yōu)工況點,得到該泵反轉(zhuǎn)作透平時兩者在最優(yōu)工況下的壓頭/揚(yáng)程、流量和效率換算系數(shù),并以此為基礎(chǔ)研究了葉輪葉頂間隙、葉片數(shù)對該軸流泵反轉(zhuǎn)作透平時性能的影響。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:1.采用數(shù)值模擬的方法對該泵反轉(zhuǎn)作透平時在不同流量下進(jìn)行數(shù)值模擬計算,根據(jù)模擬的結(jié)果得到透平壓頭-流量、功率-流量和效率-流量曲線,發(fā)現(xiàn)透平最優(yōu)工況點在泵設(shè)計流量的1.1倍處,即流量為1.989m~3/s處,這時透平的壓頭為12.96m,效率為80.4%,兩者在最優(yōu)工況點下壓頭/揚(yáng)程換算系數(shù)為K_h(28)H_tH_p=1.5,流量換算系數(shù)為K_q(28)Q_tQ_p=1.1,效率換算系數(shù)為K_η(28)η_tη_p=0.96。2.為了研究葉頂間隙對軸流泵反轉(zhuǎn)作液力透平性能的影響,在葉片不變的情況下,分別取0.65mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm五種不同的葉頂間隙,對研究對象在透平工況下進(jìn)行數(shù)值模擬計算,由數(shù)值模擬的結(jié)果發(fā)現(xiàn):葉頂間隙對該泵反轉(zhuǎn)作透平的壓頭-流量、功率-流量曲線影響較小。根據(jù)模擬計算結(jié)果繪制出透平最優(yōu)工況下壓頭、功率和效率隨葉頂間隙的變化曲線,由該曲線發(fā)現(xiàn):當(dāng)葉頂間隙在1.65mm左右時,該泵反轉(zhuǎn)作液力透平的效率最高,達(dá)到81.2%。3.為了研究葉片數(shù)對軸流泵反轉(zhuǎn)作液力透平性能的影響,利用三維造型軟件在與原型泵相同的設(shè)計參數(shù)下分別設(shè)計3葉片、5葉片的軸流泵。采用數(shù)值模擬的方法對原4葉片軸流泵和設(shè)計的3葉片、5葉片軸流泵反轉(zhuǎn)作透平進(jìn)行數(shù)值模擬計算,對模擬結(jié)果整理分析發(fā)現(xiàn):葉片數(shù)不影響該泵反轉(zhuǎn)作透平時最優(yōu)工況點的位置,但當(dāng)葉片數(shù)為5時,透平的壓頭下降了0.77m,效率提高了2.4%。
【圖文】：

圖 2.1 軸流泵基本過流部件的流動是一種復(fù)雜的空間運(yùn)動在軸流泵葉輪中的運(yùn)動時，常示圓周方向， z 表示泵的軸線設(shè)流泵葉片時提出圓柱層無關(guān)性相關(guān)，液體質(zhì)點在以泵軸線為運(yùn)動互不相關(guān)，在葉輪的流域輪內(nèi)液流復(fù)雜的流動簡化為研柱流面，，每個流面上流動可能徹一個流面的流動，其他流面中圓柱流面上的流動是一種

圖 2.2 軸流泵進(jìn)口速度三角形口速度三角形6011Dnu ，進(jìn)口前軸面速度 hvmDdQv 2204 究圓柱流面的直徑；積效率， 0.96~0.99v 。度u1v 由吸入條件決定，通常 01 uv �？谒俣热切� u u1，mmmv v v21，ugHuvvTuu12 式葉輪葉柵進(jìn)、出口圓周速度相等，可以把葉柵前后軸流泵葉輪葉柵前后相對速度的幾何平均速度稱為無 w 表示，由速度三角形可知：2221222122 uumuumvvvuwww v
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE65;TQ051.21

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2709688