论文部分内容阅读
化学工业生产中,液下泵作为输运强酸等腐蚀性化工原料的主要循环动力,对其性能及运行稳定性的提升至关重要。本课题以一台XDB（G）1800-18离心式液下泵为对象,通过理论与数值模拟及实验相结合的方法,研究了叶轮前、后口环间隙及形状对液下泵性能的影响。1.口环间隙及形状对液下泵外特性的影响仅前口环间隙增大或前、后口环间隙同时增大时,液下泵最优工况点流量减小;仅后口环间隙变化时,最优工况点均出现在0.9倍设计流量附近;外特性对前口环间隙变化的敏感度高,对后口环间隙变化的敏感度低。3种齿形口环密封模型中,锯齿形口环模型的扬程和效率最高,设计流量下,与前、后口环间隙值均为0.5mm的平直形口环模型相比,锯齿形口环模型扬程提高了0.54%,效率提高了0.29%;与原模型相比,扬程提高了10.94%,效率提高了3.52%。2.口环间隙及形状对液下泵泄漏量的影响后口环泄漏量与溢流孔泄漏量近乎相等;当前、后口环间隙值相等时,前口环间隙泄漏量大于后口环间隙及溢流孔泄漏量,这与前口环为内泄露,后口环与溢流孔相通为外泄漏以及溢流孔的位置有关。与原模型相比,齿形口环模型的前、后口环泄漏量明显减小,其中锯齿形口环模型间隙泄漏量最少。设计工况下,与原模型相比,锯齿形模型前口环泄漏量减小了58.03%、后口环泄漏量减小了38.99%。3.口环间隙及形状对口环内部流动的影响仅前口环间隙增大时,前口环内部动压值减小,可见过流断面面积与间隙泄漏量随间隙值增大而同时增大时,前者影响更为突出。仅改变后口环间隙或同时改变前、后口环间隙时,后口环间隙值小于1mm的模型在所取监测截面12处,动压出现突降,静压达到最小值且后口环间隙越小,动压骤降的越明显。口环间隙及形状变化各模型的前口环间隙内部主要是流体的静压发生改变,动压几乎保持不变。与原模型相比,齿形口环模型的口环内部流体所受到的水力阻力增大,对静压消耗增加。4.口环间隙及形状对液下泵泵腔内流动的影响口环间隙变化各模型前腔内静压增涨幅度明显小于相对应的后腔内静压增涨幅度。前口环间隙增大,前、后泵腔内静压明显减小;后口环间隙增大,平衡腔内压力明显增大。不同口环间隙变化的各模型前、后腔内无量纲切向速度ut/u的变化均可分三个阶段,其中前腔流动的稳定区比后腔长。仅后口环间隙值变化的模型中,后口环间隙为1.3mm的模型,前、后腔内无量纲径向速度ur/u及湍动能变化趋势有别于其他模型,可见后口环间隙越大,泵腔内受到的影响越大。在齿形口环模型泵的双蜗壳外流道内,成对的旋涡更靠近蜗壳断面中心位置,流体流出叶轮后进入蜗壳,蜗壳内流体偏心流动较小,能量损耗变小,效率提高。5.口环间隙及形状对液下泵轴向力的影响设计工况下,仅前口环间隙减小时,轴向力略微增大,其主要原因是叶轮盖板外表面受力F1增大,方向指向前盖板。前、后口环间隙越大,前、后口环内流动阻力越小,进而前、后口环面受力呈现略微减小的现象。3种齿形口环密封模型,锯齿形口环模型平衡轴向力效果最佳,与原模型相比轴向力减小了52.15%。齿形口环模型的流体受到齿形叶轮口环外壁面剪切力的作用,发生变形流动,其齿形口环外表面产生阻碍流体变形的力,因此相比与原模型,前、后口环表面受力明显增加。