背开式双“S”形叶轮碱泵的设计与试验

针对碱泵强腐蚀的工作环境和效率较低的问题,提出了背开式双＂S＂形方形前盖板叶轮碱泵的设计方法.采用加大流量系数法,分析了叶轮各几何参数对泵的通过性能和效率的影响,得出双＂S＂形叶轮有利于高粘性、易结晶或含少量颗粒的介质通过的结论;采用HS-1镍基合金材料,研究其金相组织为奥氏体,保证了碱泵的耐蚀性能,降低了泵的造价;根据工艺要求,采用单级悬臂结构,提高系统的稳定性.试验结果表明,双＂S＂形叶轮碱泵扬程-流量曲线平稳,无驼峰,实际扬程52.3 m,流量为4 m3/h,效率为16.18%,满足设计要求,实现了碱泵的国产化,为小流量超低比转速泵用于输送高温、强腐蚀、粘性介质泵的设计提供了设计参考.     

高速部分流泵CFD计算和优化设计

为研究高速部分流泵中流量系数、扬程系数和比转速三者之间的关系,对该泵主要参数进行了优化设计.在水泵性能试验的基础上,采用Matlab软件对试验数据进行数值拟合,推导出三者的函数关系式,并对主要性能参数进行了精确计算.将优化后的参数应用于Pro/E建模,运用ANSYS-CFX进行了数值计算和外特性试验.结果表明,中间截面静压呈环状梯度由轮毂向轮缘逐渐递增,出口静压满足优化要求;流线云图中虽然存在漩涡,但隔舌处的回流和涡流得到了明显的改善;从扬程-流量试验曲线也可以看到,在从小流量到设计工况点间运行非常平稳.该结果为实际工程应用提供了一定参考.     

基于APDL参数化建模的轴系可靠性

运用大型通用有限元软件ANSYS提供的PDS模块,以泵轴的几何尺寸、载荷、应力、弹性模量以及强度极限等参数作为随机输入变量,根据应力-强度干涉理论,建立极限状态函数;通过APDL参数化设计语言,建立泵轴参数化三维实体模型,根据实际受载情况,对泵轴进行静应力分析,生成概率分析文件,选用蒙特卡罗有限元方法和拉丁抽样法对泵轴进行可靠度设计,得到比传统设计方法精度高、易于实现的泵轴失效概率及可靠度.以HS1K型碱泵的泵轴为例进行计算,获得了碱泵的应力概率分布特征,在置信度为95%时,该泵的可靠度为99.75%.实践表明,利用ANSYS/PDS模块对泵轴进行可靠性分析,能为生产厂家改进设计提供理论依据,具有一定的工程应用价值.     

羰化循环泵的机械密封设计

针对在羰基化合成醋酐工艺装置中,国产羰化循环泵在投入使用后机械密封很快失效的情况,提出对密封选材、结构设计、型式及辅助系统布置的改造方法.从经济性方面考虑结合挂片试验结果,确定采用哈氏B2作为机械密封的结构材料,全氟醚橡胶作为辅助密封材料;将机械密封设计成两级串联集装式平衡型机械密封结构,以此防止所输送的易燃、易爆、有毒高危介质（如醋酸、碘甲烷、碘化氢、丙酸等）外漏;对密封采用PLAN32＋PLAN54＋PLAN62的冲洗方案,改善密封工作环境;首级密封静环的前面设置挡环和卡簧,控制静环轴向位移;对压力较高的次级密封的各个参数进行了合理的选取和设计,保证端面的承压能力并减少摩擦生热,从而大大提高了机械密封的使用寿命和可靠性.     

基于CFD的高温减压塔底泵次级叶轮优化设计

运用Fluent软件,利用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行数值离散,采用标准k-ε湍流模型及SIMPLEC算法进行求解,对9组由不同出口宽度的次级叶轮与不同喉部面积的蜗壳所组合成的高温减压塔底泵的次级内部流场进行了数值模拟与性能预测,基于预测结果绘制了性能曲线,并分析了叶轮出口宽度与蜗壳喉部面积对性能的影响.分析结果表明：随着喉部面积的增大,蜗壳进口宽度增大,小流量区蜗壳中更易产生回流,致使扬程降低,高效区向大流量偏移;增大叶轮出口宽度,可扩大高效范围.分析结果为高温减压塔底泵次级叶轮的优化设计提供了参考,选择C-b组合为最终优选方案.     

高压泵反转式液力透平性能模拟与试验

以离心泵水力设计为基础,参考水轮机水力设计,通过Pro-E建立液力透平的三维模型,运用CFD技术对四组出口安放角不同的模型进行了不同工况下的内部流场流动分析,计算采用雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLEC算法。模拟结果较好地揭示了内部流场的特征,对内部流场的静压分布特征进行了研究。研究结果表明叶轮内静压值随流动方向呈下降趋势,叶轮与导叶相互影响,叶轮流场不对称导致流场不稳定。对液力透平性能进行预测,从中筛选出最优模型。将模拟结果与样机试验结果作分析对比,对比结果表明实测扬程与效率和模拟扬程与效率相差很小;实测扬程与模拟值有较小的差别;实测回收功率比模拟功率稍小。因此,出口安放角为450的液力透平模型是符合要求的。