葉輪平衡孔直徑對(duì)泵水力性能影響的研究.pdf

1、帶平衡孔和雙密封環(huán)結(jié)構(gòu)的葉輪具有能平衡大部分軸向力的特性，至今仍廣泛應(yīng)用于離心泵中。本文依據(jù)流體機(jī)械基本理論，以降速后的 IS80-50-315型離心泵為研究對(duì)象，采取實(shí)驗(yàn)研究、理論分析和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的研究方法，對(duì)葉輪平衡孔直徑對(duì)泵水力性能的影響進(jìn)行了分析。首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法在葉輪平衡孔直徑為0、6、8、10mm條件下，對(duì)被試泵的性能參數(shù)、前后泵腔壓力和平衡腔壓力等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，對(duì)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，分析對(duì)比了不同平衡孔直徑下泵的性

2、能參數(shù)和泵腔壓力變化規(guī)律。然后應(yīng)用CFD技術(shù)對(duì)被試泵模型進(jìn)行整機(jī)數(shù)值模擬，并對(duì)泵葉輪平衡孔內(nèi)部的流動(dòng)進(jìn)行了分析。本文主要研究工作：
　　1.在葉輪平衡孔直徑為0、6、8、10mm條件下，采用實(shí)驗(yàn)研究方法對(duì)IS80-50-315型離心泵不同工況下穩(wěn)定工作時(shí)的流量、進(jìn)口液體壓力、出口液體壓力、輸入功率、轉(zhuǎn)速等參數(shù)進(jìn)行了采集。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后，得出了不同葉輪平衡孔直徑下泵的性能曲線，通過(guò)對(duì)性能曲線的分析得出：在流量為0.8qv、1.

3、0qv、1.2qv工況下，隨著葉輪平衡孔直徑增大，泵的揚(yáng)程降低、輸入功率增大，效率降低，且當(dāng)葉輪平衡孔直徑d增大到6mm以上時(shí)，各性能參數(shù)變化幅度加大。
　　2.在葉輪平衡孔直徑為0、6、8、10mm條件下，采用專門(mén)的泵腔液體壓力測(cè)試裝置對(duì)前后泵腔液體壓力和平衡腔液體壓力進(jìn)行了測(cè)量，通過(guò)分析對(duì)比不同葉輪平衡孔直徑下前后泵腔液體壓力的分布曲線，可以得出：加大葉輪平衡孔直徑對(duì)前泵腔液體壓力影響不大，但對(duì)后泵腔液體壓力有較大的影響，且后

4、泵腔液體壓力平均值較前泵腔液體壓力高。在這種開(kāi)平衡孔雙密封環(huán)葉輪的軸向力計(jì)算中，認(rèn)為密封環(huán)以上部分前后泵腔液體壓力分布相同不符合實(shí)際情況。
　　3.針對(duì)葉輪上帶平衡孔和雙密封環(huán)離心泵的平衡腔區(qū)域葉輪蓋板力的理論計(jì)算問(wèn)題，以IS80-50-315型離心泵為模型，采用兩種理論計(jì)算方法對(duì)葉輪平衡孔直徑為0、6、8、10mm條件下，流量為1.0qv時(shí)平衡腔區(qū)域葉輪蓋板力進(jìn)行了計(jì)算，并在 IS80-50-315泵上，取與計(jì)算相對(duì)應(yīng)的葉輪平衡

5、孔直徑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的平衡腔液體壓力計(jì)算得到了設(shè)計(jì)工況下平衡腔區(qū)域葉輪蓋板力隨葉輪平衡孔直徑的變化曲線，并與理論計(jì)算方法所得曲線進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明，在設(shè)計(jì)工況下平衡腔區(qū)域葉輪蓋板力的理論計(jì)算方法與實(shí)驗(yàn)方法所得值的最大絕對(duì)誤差為117N，第二種理論計(jì)算方法所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)方法結(jié)果更為接近。
　　4.通過(guò)對(duì)平衡腔液體壓力系數(shù)與葉輪平衡孔比面積關(guān)系曲線和泵的效率與葉輪平衡孔比面積關(guān)系曲線的進(jìn)行綜合分析后得出：加大葉輪平

6、衡孔直徑可降低平衡腔液體壓力及減少軸向力，但過(guò)大的葉輪平衡孔直徑其降低平衡腔液體壓力及平衡軸向力的效果并不明顯。從保證泵的效率和控制軸向力角度，比面積k存在最佳值。對(duì)于實(shí)驗(yàn)泵來(lái)說(shuō)，k取值在2.5~4之間較為合適。
　　5.采用CFD技術(shù)對(duì)模型泵進(jìn)行了整機(jī)數(shù)值模擬，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)值模擬的有效性。對(duì)葉輪平衡孔直徑分別為2、4、6、8、10mm的模型，分析了葉輪平衡孔回流對(duì)葉輪進(jìn)口流動(dòng)的影響，結(jié)果表明：在平衡孔于葉輪內(nèi)出口側(cè)，葉輪平衡