屏蔽泵是一种特殊的离心泵,常用来输送低温液态的烃类流体,如低温乙烯等。无机物如液氯、液氮等。在低温工况下,解决泵材质、轴向力、介质汽蚀等问题,是屏蔽泵能够正常运行的关键所在。在行业应用中,主要输送的低温液态介质大多为烃类,在输送过程中必须以高压低温条件来保证介质不会受热汽化。屏蔽泵因为其特殊的结构,需要一部分泵送介质流经滑动轴承及定、转子屏蔽套间隙带走轴承摩擦副和电机产生的热量,并通过特殊结构设计构造一套完整有效的冷却回路来实现轴向力的水力自平衡。在这一过程中,介质极易受热汽化而使得泵的过流部件间产生干磨并导致泵损坏。所以,研究低温屏蔽泵冷却回路的温度场及轴向受力情况,对提高低温工况用屏蔽泵的可靠性非常重要。本文根据实际生产需要,设计了一台具备高压冷却回路的低温屏蔽泵。对循环冷却回路进行设计及全流场流热耦合计算,对流场的轴向力计算需要的压力场进行了分析。本文主要研究内容及研究结果如下:1)根据设计参数选用合适水力模型、材质及电机。通过对多种冷却回路综合比较与分析,确定本课题的冷却回路形式,并在电机后部设置平衡装置进行二次降压以改善轴向力。2)对低温多级屏蔽泵的冷却回路进行设计及分析,借助理论并通过经验公式获取冷却回路的分液流流量。通过理论计算获取冷却介质的温升及冷却回路的压力降数值,与CFD模拟的结果进行比对验证。3)创建冷却循环回路流体模型,应用CFD软件CFX对模型各部分划分网格。通过对计算域的三维定常数值计算,得到循环回路的温度场和压力场分布以及汽化情况。结果表明,低温乙烯的温升在合理范围内,且在整个冷却回路循环过程中,无汽蚀现象发生。冷却回路具有比较优异的轴向力自平衡能力,对泵的运行不会产生不良影响,并通过产品的轴向力试验,验证了分析结果。另外,本文简要介绍了多级屏蔽泵改善轴向力的有效措施。