自吸离心泵比转数的探讨

分析了比转数与自吸离心泵的性能参数及结构之间的关系,给出了自吸离心泵主要水力设计和结构设计公式的系数及选择方法;并取相同比转数时用4种方法对圆盘效率作了探讨,指出了提高效率的途径;此外还将低比转数离心泵叶轮的铸造工艺作了简单介绍。     

高比转数斜流泵模型的试验研究

为了克服我国现有轴流泵水力模型的缺点和满足南水北调东线工程部分泵站用泵的需要，试验研究了高比特数可调节叶片科流泵211模型。主要介绍了试验装置和试验内容、方法、结果。试验首次突破了我国斜流泵比特数小于500的限制，其最高效率点(85．31％)的比特数为73l，各个叶片角度下的高效区比特数范围为566—1000。211模型具有高效区扬程范围宽、无明显的不稳定区等优点。     

关于低比转数多级离心泵叶轮设计的浅析

低比转数多级离心泵是应用极广泛的一种泵。如锅炉给水、油田注水、高层建筑给水,化工流程、消防用水、矿山开采等多采用这种泵。仅油田注水用泵的耗电量就高达油田总耗电量的50%。而多数低比转数多级泵的效率又比较低,因此提高低比转数多级泵的效率、改善其性能、对节约能源、提高社会效益十分重要。     

新型自吸离心泵自吸结构设计与试验研究

针对传统大流量自吸离心泵自吸性能差、效率低等问题,设计了一种新型自吸结构的大流量自吸离心泵.将高压空气射流应用于泵的排气系统中,合理设计高压射流喷嘴的结构形式,对其主要尺寸进行计算,同时设计出与射流喷嘴配合工作的止回阀,选择气密性良好的球阀.提出新型轴联离合装置,通过皮带轮连接泵轴与空压机主轴,保证自吸完成后空气压缩机迅速脱离工作,并根据泵的排气要求以及国家标准,计算选取空气压缩机.对该新型大流量自吸离心泵机组自吸性能进行试验研究,记录各个高度下运行的自吸时间.试验结果表明:当自吸高度分别为5.3,6.0,7.0,8.1 m时,自吸时间依次为62,92,121,173 s,自吸时间均小于国家标准规定值,自吸性能优势十分明显,机组的效率显著提高.     

低比转数离心泵叶轮内的流动机理和叶轮设计

通过分析得出影响低比转数离心泵效率的主要原因是在叶轮出口存在二次流、边界层的分离等引起的射流－尾迹结构，提出了改进的方法。提出叶轮设计方法：加大叶轮出口宽度，增大泵体喉部面积，采用较大的叶片出口安放角、较大的叶片包角，叶片的线型前部采用较小曲率半径，后部采用较大的曲率半径。实例表明此方法能够获得较高效率和较好性能的低比转数离心泵。     

外混式自吸离心泵自吸性能影响因素的分析及故障的排除

综合、系统的总结分析了影响外混式自吸离心泵自吸性能的各因素,阐述了外混式自吸离心泵故障调整和排除的方法。     

隔舌间隙对自吸离心泵自吸性能的影响

为分析隔舌间隙对泵自吸性能的影响及其原因,进一步掌握泵的自吸机理,对外混式自吸离心泵在不同隔舌间隙时的自吸过程进行了高速摄影试验,通过图像处理技术研究蜗壳扩散段内气泡的数量、大小及运动轨迹,同时测量自吸完成时间。研究结果表明,自吸过程中扩散段靠近气液分离室左侧区域的气泡呈现小而密的特点,右侧区域的气泡呈现大而疏的特点。直径较小的气泡在蜗壳扩散段出口更容易被排出,较大的气泡在扩散段内振荡、回旋,不利于自吸的完成。当隔舌间隙从1.0 mm增加到2.5 mm时,经过隔舌进入扩散段的气泡平均直径从1.2 mm增加到1.9 mm,自吸完成时间从28 s上升到113 s,即隔舌间隙越小,进入蜗壳扩散段的气泡直径越小,这是减小隔舌间隙自吸时间缩短的微观机理。     

射流式自吸离心泵的试验研究

论述了射流式自吸离心泵的结构及工作原理，在压水室内的第六断面处设有回流孔、碟阀，射流器系统与吸入口形成液体自循环。泵运转时，不仅可以完成自吸过程，而且可以将自循环射流器上的阀门关闭，射流器同时停止工作，因此：泵的效率提高了3～5%%以上。给出了系列射流式离心泵的性能试验结果；效率比国家标准规定效率提高5.3～8.9%，自吸时间比标准的规定值缩短5～53s，重量比原传统自吸离心泵平均减轻15.8%，该系列射流式自吸离心泵的研究是成功的。     

低比转数变工况离心泵的性能优化

为了提高低比转数变工况离心泵的全局效率,采用单独离心叶轮优化、单独蜗壳优化和叶轮与蜗壳整体优化3种设计方案,基于拉丁超立方抽样试验和模拟退火优化算法,利用数值模拟方法对流量比(最大流量/最小流量)为8的离心泵进行性能优化.研究结果表明:3种优化方案都能提高变工况离心泵的全局效率,其中蜗壳优化和整体优化获得的泵效率比较接近,而叶片优化方案的效果相对较弱,故开展低比转数变工况离心泵优化时,可以优先考虑对蜗壳结构参数进行优化设计;进行变工况离心泵水力设计时,为了提高离心泵整体效率,应使选取的设计流量稍微小于最大工作流量.     

外混式双级自吸离心泵的设计研究

通过对外混式双级自吸离心泵的设计研究,阐述了其结构和工作原理;并通过研制成功的专利产品,介绍了其自吸性能和水力性能。     

高比转数离心泵空化状态下的压力脉动特性

通过相似变换得到高比转数离心泵缩小模型,并通过试验和数值模拟发现模型泵和设计泵的性能曲线相近,可代替设计泵进行试验研究.基于RNG k-ε湍流模型,采用SIMPLEC方法求解不可压缩时均方程,通过对离心泵内部流场进行定常和非定常数值模拟,得到不同工况点的外特性、汽蚀及压力脉动特性.并通过模拟结果和试验结果的对比,验证了模拟的准确性.通过模拟发现,额定流量下隔舌处的压力脉动幅值最大;不同工况下各检测点的压力脉动主频均为叶频;隔舌压力脉动最大,进口压力脉动最小.额定工况下压力脉动幅值最小,非设计工况下压力脉动幅值明显增大;通过对空化不同阶段的瞬态数值模拟,发现从未空化到严重空化,不同工况下隔舌和出口处的压力脉动变换规律相同,随着空化发展压力脉动幅值降低,且脉动主频均为叶频;并且随着空化程度加剧,压力脉动高频成分增多,各监测点主频下降明显,并可将此作为判定空化初生的依据.     

新型离心泵射流式自吸装置及试验

离心泵自吸装置具有较广泛的用途。研究了一种自吸快、对泵外特性影响小的新型射流式自吸装置。该自吸装置能够与普通离心泵直接、快速、方便地组成一体。它的工作原理是在普通自吸罐的基础上集成一套循环射流系统,用来加快离心泵自吸过程中进口气液混合速度和出口气液分离速度,以达到快速排除离心泵吸入段空气的目的。对自吸装置分别做了自吸时间等性能试验。试验结果表明,射流式自吸装置可以显著地缩短自吸时间,自吸时间最短仅为11 s;装置与离心泵连接后对泵的外特性影响较小,在设计点时泵效率仅降低1.83%。     

低比转数离心泵优化设计专家系统的研究

低比转数离心泵在水力性能上一直存在一些问题 ,在其优化设计中具有各种参数对水力性能的影响既相互矛盾又相互统一的特点。为了调和各参数之间的矛盾而达到最佳组合 ,专家们总结形成了丰富的实用经验。本文引入并阐述了人工智能专家系统的理论 ,将这些实用经验应用在低比转数离心泵优化设计中 ,便于工程实践和企业生产。提出了低比转数离心泵优化设计专家系统的概念 ,并构建了该系统框架和数学模型。     

导流器对射流式自吸离心泵自吸性能的影响

在射流式自吸离心泵的叶轮出口处增设新型导流器,该导流器具有两个不对称出口及隔流板,隔流板与叶轮间隙为1.0 mm.基于Fluent软件提供的Mixture多相流模型、标准k-ε湍流模型及SIMPLE算法,对该泵的自吸过程进行了非定常数值模拟,得到了泵内压力、速度和气液两相分布及导流器两个出口的压力、气相体积流率和液相质量流率随时间步长的变化规律.结果表明:导流器内压力沿流体流动方向逐渐增大,并出现较大的变化梯度,叶轮各流道内的压力近似对称分布;导流器两个不对称出口气液混合物的各个流动参数呈规律的周期性变化;导流器上的隔流板与叶轮的间隙在泵自吸过程中不仅能阻止液体环流,减少水力损失,而且使泵加速气液的混合及分离,从而缩短泵的自吸时间.     

叶片包角对高比转数离心泵性能的影响

为研究设计工况下叶片包角对高比转数离心泵性能的影响,以一台比转数为185的单级单吸离心泵为研究对象,在保证泵体和叶轮其他几何参数相同的前提下,将叶片包角分别设计为110°,115°,120°,125°和130°. 应用ANSYS CFX 14.5软件对离心泵内流场进行数值计算.结果表明:叶片包角对外特性有显著影响,包角过大,扬程和水力效率整体下降;当叶片包角增大到130°时,最佳效率点向小流量偏移近20%;同时,随着叶片包角的增大,叶轮进口低压区增大,更容易发生汽蚀;叶片包角从110°增大到115°时,蜗壳内流动更加平顺. 当叶片包角增大到125°时,隔舌附近出现明显的低速旋涡区,随着包角进一步增大,旋涡区域扩大且向出口处移动;此外,当叶片包角为120°时,各监测点的压力脉动幅值较低,说明对于动静干涉作用的影响,叶片包角存在一个最优值. 针对叶片包角为120°的模型泵进行了性能试验,对比发现数值计算的结果与试验结果趋势一致,表明数值计算方法是可信的,对高比转数离心泵水力设计具有一定的参考价值.     

低比转数离心泵性能预测软件的开发

低比转数离心泵由于具有小流量,高扬程的特点,所以有其特殊的应用领域.但目前低比转数离心泵设计经验还相对薄弱,导致了低比数离心泵的性能预测结果还不够准确,不能满足工程实际的需要,且国内也没有实用的低比数离心泵性能预测软件.因此研究此类离心泵性能预测方法和应用软件具有实际价值.通过采用线性回归的方法对低比转数离心泵理论扬程,功率和效率公式进行了修正,总结出低比数离心泵性能预测模型.并介绍了以此为依据,采用VC++6.0和Object ARX 2000在AutoCAD 2004平台上开发的低比转数离心泵性能预测软件.     

不同比转数离心泵设计工况下湍流模型的适用性研究

应用离心泵数值模拟中常用的5种湍流模型,使用Fluent软件对5台不同比转数的离心泵在设计工况下的内部流动进行了叶轮蜗壳耦合数值计算.基于数值模拟结果,对这5种湍流模型进行了对比性研究.研究表明:在设计工况下,5种湍流模型的计算结果与试验值都存在不同程度上的误差;在低比转数离心泵和中等比转数离心泵中.RNG κ-ε模型的计算结果与试验值较为接近,而对于高等比转数离心泵,SST κ-ω模型的计算结果相对于其他模型来说较为理想;5种湍流模型所计算出的中间截面处的涡量大小和湍流强度分布都比较相似,但也存在不同程度上的区别,其中RNGκ-ε模型相对于其他模型来说差异最为明显.     

超低比转数复合叶轮高速泵的加大流量设计

阐述了超低比转数高速复合叶轮离心泵的加大流量设计方法,并给出了两个设计实例,水力试验表明,这两台采用加大流量设计的超低比转数高速复合叶轮离心泵具有很好的性能指标。     

新型自吸离心泵数值模拟及试验研究

应用计算流体动力学软件Fluent对带导流器的射流式自吸离心泵内部流场进行了定常数值模拟,对泵内部流场的速度矢量、静压、总压分布及流动规律进行分析,预测了泵的效率,并与试验结果比较.数值模拟结果表明：带导流器的射流式自吸离心泵的内部流场速度矢量分布趋于平稳,新型导流器的两个出口压力分布均匀,各流道内的压力近似对称分布,泵在设计点数值模拟计算扬程比试验扬程提高6.9%,数值模拟计算效率比试验效率提高0.5%,数值模拟预测的性能曲线与试验性能曲线趋势一致.试验结果表明：带导流器的射流式自吸离心泵的性能曲线稳定、平坦,高效率区范围宽,各项技术指标满足设计要求,该泵的效率比国外同类型相同参数泵的效率提高了16.34%,同时泵体采用铝合金压铸,大幅度减轻了泵的重量,降低了泵的成本,设计合理,结构新颖,体积小,重量轻,运行可靠,操作方便.     

低比转数离心泵的水力设计及性能预测

运用速度系数法获得叶轮基本几何参数,根据给定的叶轮流道过流断面面积分布规律与叶片包角分布规律调整叶片轴面轮廓形状,并由所建立的短叶片偏移角与Wiesner滑移系数之间的关系确定短叶片位置.基于该方法在相同设计参数(扬程、流量、转速等)条件下设计了4种短叶片参数不同(叶片长度分别为0.75,0.65,0.55和0.45倍长叶片长度)的低比转数离心泵叶轮,并采用RANS控制方程组和RNG k-ε湍流模型对所设计的离心叶轮流道的三维湍流流场进行计算分析,研究了这4种短叶片对沿流道的速度分布、压力分布及离心叶轮整体水力性能的影响.结果表明:添加短叶片能明显提高叶轮扬程,但过长的短叶片会增加冲击损失与摩擦损失;扬程增加量会随短叶片长度的减小而增大;通过选取合适的设计参数并合理地放置短叶片可以改善流态,提高水力性能.