离心泵新型轴向力平衡装置的轴向力计算与设计方法的研究

题名	离心泵新型轴向力平衡装置的轴向力计算与设计方法的研究
作者	杨建霞
导师	刘在伦
答辩日期	2016
学位名称	硕士
关键词	离心泵轴向力平衡装置泄漏量系数轴向力系数
摘要	轴向力的平衡法一直是泵研究领域中的重点之一。查阅相关轴向力平衡法的文献资料可知,目前应用的轴向力平衡装置,其使用范围和平衡能力都具有一定的局限性。本文针对目前各种轴向力平衡装置的缺点和不足,提出了一种离心泵新型轴向力平衡装置,它是在单级离心泵平衡腔内或多级离心泵末级叶轮平衡腔内安装了一对动静环。本文采用改变动静环外半径和轴向间隙的方法,运用理论分析和数值计算的方法对平衡装置轴向间隙液体的压力分布、泄漏量和动环上轴向力的变化规律进行了深入的研究。本文的主要研究内容如下:1.对平衡装置径向间隙和轴向间隙的液体流动进行了理论分析,利用不可压缩粘性流体运动的N-S方程和连续性方程,获得了计算轴向间隙液体泄漏量和液体压力及动环上轴向力的计算公式。以IS80-50-315型离心泵为研究对象,在动静环外半径为45mm、52.5mm、57.5mm、62.5mm条件下,对设计工况下轴向间隙液体泄漏量和动环上轴向力进行了理论计算。结果表明:轴向间隙液体泄漏量随轴向间隙的增大而增大,而液体作用在动环上的轴向力随轴向间隙的增大而减小;从满足控制动环上轴向力减少轴向间隙液体泄漏量的角度,轴向间隙选取0.4~0.8mm较为适宜。2.对不同动静环外半径不同轴向间隙下的模型泵进行了全流量数值模拟,获得了轴向间隙对泵性能影响规律。结果表明:扬程随着轴向间隙的增大而降低,且在较小流量(5~20m3/h)时降低的趋势较明显,在较大流量(25~40 m3/h)时降低的趋势并不明显;轴向间隙的变化对效率和轴功率的影响不大。3.在设计工况下,研究了轴向间隙液体压力分布规律。结果表明:轴向间隙液体压力由内径至外径沿径向逐渐增大,但沿轴向上基本保持不变;压力与半径关系曲线是斜直线,动静环外半径与内半径比值和轴向间隙的大小对其斜率有明显影响。4.为了分析与计算相似平衡装置动态性能,引入旋转雷诺数、泄漏量系数、轴向力系数和隙径比等无量纲参数,绘制出设计工况模拟泄漏量系数及计算泄漏量系数与隙径比的关系曲线和模拟轴向力系数及计算轴向力系数与隙径比的关系曲线。结果表明:隙径比增大,泄漏量系数具有先急剧增大然后趋于平坦的变化规律,而轴向力系数具有先急剧减少然后趋于平坦的变化规律;轴向间隙液体泄漏量和动环上轴向力的模拟结果与计算结果相差不大,说明了数值计算的可靠性。5.对平衡腔内未安装平衡装置时平衡腔区域液体作用在叶轮后盖板上轴向力进行了理论计算,并与平衡腔内安装平衡装置时液体作用在动环上轴向力进行了比较分析。结果表明:在平衡腔内安装平衡装置有很明显的减少轴向力的效果。
页数	80
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语种	中文
收录类别	CNKI
中图分类号	TH311
文献类型	学位论文
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/91850
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
第一作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	杨建霞. 离心泵新型轴向力平衡装置的轴向力计算与设计方法的研究[D],2016.