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。     

射流式自吸离心泵研究现状与前景展望

射流式自吸离心泵作为一种新型结构的泵,具有启动前无需向泵体内灌水可实现快速自吸的特点,已经成为国内外研究的热点.通过回顾射流式自吸离心泵的发展历程,分析了射流式自吸离心泵的工作机理与结构优势,并在系统总结国内外研究成果的基础上,从导流器式不对称压水室、碗式回流阀自动关闭结构形式、射流喷嘴几何尺寸、喷嘴收缩角变量等方面分析了射流式自吸离心泵理论与技术研究进展,并提出了未来的研究方向:在水力设计方面,设计不同结构型式的水力模型,深入探讨叶轮不同几何参数对泵整体性能的影响;在结构上,采用创新的自吸结构,不断深化自吸结构对自吸性能的影响机理,并确定各零部件最优几何参数的选取方法,提高射流式自吸离心泵的各项性能指标;在加工工艺上,突破传统浇铸的制造方法,采用新型的铝合金压铸成型,为研制高效、快速自吸、低能耗的射流式自吸离心泵提供理论依据.     

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%。     

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.     

射流式离心泵不同喉管长度对自吸性能的影响

为研究射流式离心泵喉管长度对泵自吸性能的影响规律,运用CFX软件提供的Eulerian-Eulerian多相流模型,对不同喉管圆柱段长度的射流式离心泵内部气液两相流动进行定常数值模拟,得到泵内部压力、气相速度以及的气相体积分数的变化规律,分析其对自吸性能的性影响,并通过试验进行验证.模拟结果表明:当喉管圆柱段长度为10 mm时,喉管处静压值将降低,卷吸作用得到加强,且其轴线上的气相过流速度进一步提高,整体增强了气相分离能力,泵的自吸性能明显提高;当喉管圆柱段长度为15 mm时,其对射流器内部静压值以及气相速度影响甚微,由于流动损失增加导致做功能力减弱,泵的水力性能降低.试验发现:当喉管圆柱段为10 mm时,自吸高度由原来的7.45 m提高至9.15 m,自吸时间也由原来的148.5 s缩短至90.0 s左右,自吸性能得到明显提高,且满足设计运行要求.     

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。     

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.     

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。     

射流式自吸喷灌泵的研究进展与展望

介绍射流式自吸喷灌泵的技术经济特性,叙述射流式自吸喷灌泵的结构优化设计,分析射流式自吸喷灌泵的社会及经济效益,讨论了射流式自吸喷灌泵发展中有待解决的问题,并对发展趋势作了前瞻,为射流式自吸喷灌泵的研究与设计提供参考。     

内混式自吸离心泵自吸性能影响因素的试验研究

针对比转速为74~112的5台内混式自吸离心泵,采用3种不同直径吸水管和6种不同隔舌间隙,对其规定高度自吸时间和极限真空度进行了较全面的试验研究,并对试验结果进行了综合分析。结果表明,对于内混式自吸离心泵,规定高度自吸时间总体上随吸水管内初始存气量的增加而成线性递增,而极限真空度与吸水管内的初始存气量无关;当隔舌间隙为1~6 mm时,隔舌间隙越小,自吸性能越好;泵的额定流量越大,自吸性能受隔舌间隙的影响越大。该研究对内混式自吸离心泵的水力设计、部分结构参数的确定以及自吸性能的进一步提高具有较重要的意义。     

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。     

射流自吸式离心泵三维湍流数值模拟与实验分析

为了获取射流自吸式离心泵内部流动信息,以一内置射流喷嘴的自吸式离心泵为研究对象,建立了各过流部件三维水体,采用了RNG k-ε湍流模型,通过6组网格无关性检查,确定了计算所需网格,运用CFX 14.0流场分析软件数值模拟预测了7种不同工况下外特性和内部流动,得到了全流场压力、速度等物理量变化规律,并将数值模拟结果与开式实验台测试结果作了对比分析。结果表明,设计工况下数值模拟与实验扬程、轴功率和效率的相对误差为2.63%、6.16%和14.29%,泵实际效率较低,其值为15.68%;当流量Q3.5 m3/h时数值模拟和实验的功率曲线呈近似水平直线,变化很平缓;喷嘴到直线段之间的速度分布沿旋转轴对称,扩散段和叶轮进口之间速度呈上大下小分布,液流不均匀进入叶轮进口;L=0.148 m处是静压、速度和湍动能耗散率等物理量剧烈变化的分界点,静压在此处为最小值,而速度和湍动能耗散率为最大值。数值计算结果为该泵性能预测设计提供了直观的理论依据。     

自吸式离心泵气液分离室容积的分析研究

分析了自吸式离心泵气液分离室对泵自吸性能的影响，并根据诸多不同比转速，不同参数自吸式离心泵气液分离室容积的成熟经验，给出不同比转速下自吸泵气液分离室容积的大体取值范围。     

导叶式自吸泵设计

研制了一种导叶式自吸泵，泵的叶轮为开式叶轮，不设涡壳。叶轮后能量的转换在不对称的导叶流道内部完成。该泵的主要零部件的结构型式简单．部件的加工可以采用先进的压铸工艺实现。性能试验表明，该泵的自吸性能良好，扬程曲线平坦，是理想的喷灌用泵。     

基于多目标模糊优化的低比转数多级自吸喷灌泵研究

在单级自吸离心泵基础上,提出了一种具有高自吸性能及优良外特性的多级自吸泵的自吸装置。基于多目标模糊优化设计,确定追求关死点扬程极大值、最大轴功率极小值的多目标优化模型,结合设计经验及工艺需求建立相关约束条件,并进行非线性极值求解,最后以最优解完成过流部件的水力优化设计。对多级自吸喷灌泵进行了外特性试验,发现原始模型泵的关死点扬程和最大轴功率分别为10.7 m和250.4 W,而新模型泵的关死点扬程和最大轴功率分别为13.3 m和189.6 W。     

小流量工况下旋涡自吸泵流动降噪优化研究

为了研究旋涡自吸泵内部声场特性,减少旋涡自吸泵在小流量工况下运行时的噪声,采用CFD+Lighthill声类比理论对旋涡泵内部声场进行求解,并进行降噪优化。首先利用CFX软件提供的RNG k-ε模型,选取0.4Qd、0.8Qd及Qd3个流量点对旋涡泵进行非定常数值模拟,获得不同工况下旋涡自吸泵内部压力脉动情况。提取非定常计算所得的脉动力,导入声学软件ACTRAN中进行声场计算,得到不同工况下旋涡泵出口声压级的大小、泵体内部的声压分布以及泵内部主要噪声源分布。采用正弦调制叶片分布方式设计了调制角A为2°、4°、6°、8°的4种不同不等节距叶轮,通过对模型泵进行声场计算,最后选取降噪效果较好的调制角A=4°的不等节距叶轮进行3D打印,并对3D打印样品进行外特性和噪声试验验证。结果表明:旋涡泵内部流动诱导噪声与压力脉动密切相关,主要是由叶轮与泵体的动静干涉引起,其频率特性与压力脉动相似,2倍叶频时声压最大。流量越小,旋涡泵出口声压级越大,其噪声源主要分布在泵体流道及靠近流道出口隔舌处。调制角A=4°的不等节距叶片在小流量工况下对旋涡泵外特性性能影响不大,且能使小流量工况0.4Qd的噪声下降2 d B,设计工况噪声下降4 d B。