離心式熱媒泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化.pdf

1、近年來，高溫?zé)崦窖h(huán)泵在石油化工領(lǐng)域、市政工程領(lǐng)域、聚酯化纖領(lǐng)域、合成纖維領(lǐng)域、紡織印染領(lǐng)域等得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)要求高溫?zé)崦窖h(huán)泵滿足在高溫、高壓下運(yùn)行平穩(wěn)可靠，高效節(jié)能等，并且要保證密封無泄漏。目前，國內(nèi)生產(chǎn)的高溫?zé)崦奖镁哂行实?，密封結(jié)構(gòu)簡單，可靠性低，使用壽命短，存在安全隱患等因素。本課題以RY250-200-500型離心式熱媒泵為研究對(duì)象，主要圍繞熱媒泵結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化及熱媒泵機(jī)械密封兩個(gè)方面進(jìn)行研究。首先，利用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法對(duì)離心

2、泵進(jìn)行初始設(shè)計(jì)，以效率最高為目標(biāo)，建立多工況下加權(quán)平均效率模型，采用遺傳算法對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化;應(yīng)用Fluent流體分析軟件對(duì)優(yōu)化前后的熱媒泵參數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬，驗(yàn)證優(yōu)化后熱媒泵各參數(shù)的合理性;然后對(duì)熱媒泵機(jī)械密封進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并對(duì)密封失效問題提出改進(jìn)措施。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)基本參數(shù)值的計(jì)算;采用傳統(tǒng)的速度系數(shù)法對(duì)離心式熱媒泵葉輪、渦殼等主要零部件的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。
　　(2)熱媒泵數(shù)學(xué)模型的建立;基于離心式熱媒泵

3、內(nèi)各項(xiàng)損失，建立效率為目標(biāo)的計(jì)算模型。確定0.8Q、1.0Q和1.2Q三種運(yùn)行工況下的目標(biāo)權(quán)重的權(quán)值，建立加權(quán)平均效率數(shù)學(xué)模型。
　　(3)熱媒泵結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化;以0.8Q、1.0Q和1.2Q三個(gè)工況下的加權(quán)平均效率最高作為優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，采用MATLAB遺傳算法工具箱對(duì)熱媒泵葉輪及渦殼結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
　　(4)熱媒泵的三維建模;運(yùn)用Pro/e5.0分別對(duì)熱媒泵葉輪和渦室流道的原始值和設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)果值分別建立三維實(shí)體模型。

4、r>　　(5)熱媒泵的數(shù)值模擬分析;用Gambit軟件分別對(duì)優(yōu)化前后的熱媒泵葉輪及蝸室流道模型劃分網(wǎng)格，初步設(shè)定邊界條件，應(yīng)用Fluent軟件分別對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)的熱媒泵及多工況優(yōu)化后的熱媒泵流場進(jìn)行數(shù)值模擬。通過對(duì)原始值和優(yōu)化結(jié)果值的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，證明優(yōu)化參數(shù)的合理性。
　　(6)機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);將以RY250-200-500型離心式熱媒泵為原型進(jìn)行機(jī)械密封的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一種波紋管密封，并結(jié)合離心式熱媒泵在實(shí)際應(yīng)用