泵动力体系数据摹拟和预设

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1、栗动力体系数据摹拟和预设1密封件的结构设计流体动力密封的作用原理是依靠半开式叶轮的背叶片，以及副叶轮在旋转时对输送介质作功而形成逆压来阻止介质的泄漏，从而实现渣浆泵在运转时无泄漏。本文直接将副叶轮部分简化，改为在叶轮前后盖板安装副叶片的形式。因机械密封具有密封效果好、不磨损转轴、使用寿命长、消耗功率小等优点，因此在动密封部位采用机械密封作为停车密封比较多。另外用填料密封进一步净化机械密封用水，达到优质密封的目的。1.1组合密封件结构设计计算副叶片外径均是由计算确定的，通常副叶片的外径等于或小于泵叶轮的外径，其内径应取较小的值，因为在同样条件下内径越小产生的密封压头越大，所以前后盖板上的副叶

2、片的内径通常取与轮毅或轴套相同的尺寸。在叶轮前后盖板平面上作几条开式径向肋筋，这就是副叶片。实验表明，副叶片的叶片形状对其产生的密封压头影响很小，所以通常多采用径向叶片，这可简化制造工艺。叶片数通常为6〜8片，视叶轮大小而定。有的叶轮巾于尺寸较大，叶片数达10片以上。本设计因为叶轮为370mm，故可取副叶片为12片，前后盖板均有。副叶片结构图。虽然各种试验表明，轴向间隙不能过小，特别在输送磨蚀性强的渣浆时，旋转件与壳体间的磨损十分突出，想要保持较小间隙是很难的。一般可取轴向间隙为2〜3mm，径的径向间隙均以小为好，但从制造、装配和输送介质中的悬浮固体颗粒大小来考虑向间隙可稍大一些。本设计的

3、间隙取2mm.总轴向力A计算力:A=A1-A2+G(1)式(1)中，A1为副叶片轴向力，N;A2为轮盖轴向力，N;G为轮叶本身重力，N.加上副叶片后，副叶片强迫后泵腔的液体旋转从而改变叶轮后盖板上的压力分布，而达到平衡的轴向力的目的，贝IJ:F=7rco2pl6[(s+ts)2-1](R2e-R2b)(2)要达到实现轴向力平衡只须满足：A=F,只要确定了轮毂半径Rb、叶片厚度s和间隙t，则可确定背叶片外径De.间隙t越小则平衡能力越大，但要满足加工工艺的要求，一般取t=0.5〜2mm，叶片高度对功率消耗有一定的影响，s=5〜10mrrU^s=12mm,t=2mm,背叶片外径De=300mm

4、,轮毂半径185mm带入上式可计算出轴向力为2.93x106N.1.2液两相流泵的设计参数本论文选用泵为150-50型同相两相流离心泵，是使用在化工生产或其它两相流介质下的固液两相流泵系列，设计参数为：体积流量150m3/h，额定扬程50m，叶片数5,叶轮额定转速1480r/min，固相质量浓度15%,固液混合比重1.7，固相粒径0.05mm.经换算可知，该泵的比转数ns=3.65nQ婊H3/4=58，属低比转数泵。清水流场密度取p液=1000kg/m3，则固体颗粒密度p固=2300kg/m3，泥合物中固相体积比浓度cv=15%.2Fluent数值模拟计算流体动力学简称CFD，是通过计算机

5、数值计算和图象显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。CFD的基本思想可以归结为：把原來的时间域及空间域上连续的物理景的场，如速度场和压力场，用一系列有限个离散点上的变景值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起来关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值。2.1三维实体建模高质量的实体建模是网格划分的必要前提，直接影响网格质量的生成，最终决定数值计算结果的正确性与可靠性，因此建模过程至关重要。FLUENT的前处理模块GAMBIT一般可用来建立不太复杂的模型，因CFD是针对泵内的流体部分进行数值计算，为便于GAMBIT的网格处理，

6、将在Pro/E中对泵内流道的流体部分直接实体建模。2.2网格划分理论上，用于CFD计算的网格尺寸越小，数量越多，则计算结果就越接近实际流场。但综合考虑到计算机硬件的匹配以及计算的稳定性和收敛性等问题，本文经多次划分检查网格质量并计算，选用了合适的网格尺寸。各过流部件流道的网格划分单元体数量为:Nodes有758417；Faces有7189113；Cells有3431617.2.3后处理部分按收敛判断依据完成计算，再利用FLUENT、ANSYS进行数据处理和图像显示，并进行分析研究。分别模拟出固液两相流泵在清水流场和固液两相流场在转速300rpm、转速1000rpm和额定转速1480rpm时

7、的蜗壳、叶轮及其连接面、中分面等的相对速度矢量图和压力云图，由于篇幅限制，以下只列出转速为1480rpm时的部分相对速度矢量图和压力云图。3实验验证对泵进行整机实验验证，在工况相同、固体颗粒浓度相同的情况下与传统密封的固液两相流泵比较，发现流体动力密封下泄漏景减少，同时泵的耐磨寿命大大提高。4结语对固液两相流泵的密封件进行改造，并对固液两相流泵内部三维湍流流动进行了数值模拟。利用数值模拟结果分析了固液两相在泵内的流动状况