颗粒对离心泵过流部件磨损的影响.pdf

《颗粒对离心泵过流部件磨损的影响.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、专论石油化工腐蚀与防护c()I{l{OSION＆PROTECI／IONINPEI’ROCttEMI(INiSI’l{、2014年第3l卷第3期颗粒对离心泵过流部件磨损的影响赵以奎，许建强(1．合肥通用机械研究院，安徽合肥230031；2．江苏大学流体机械工程技术研究中心，江苏镇江212013)摘要：基于Fluent商用软件，采用标准k．8湍流模型和Mixture多相流模型、SIMPLE算法对固液两相流离心泵过流部件的三维固液两相流场进行数值计算，获得了不同颗粒直径、不同浓度下叶轮中截面和压水室中截面固相体积分数分布，计算分析了固体颗粒对离心泵叶轮和

2、压水室磨损的影响。研究结果表明：颗粒直径对叶轮内固相浓度分布和运动规律影响较大，颗粒直径越大，颗粒易偏向于叶轮的工作面，导致叶轮工作面的切削磨损，且磨损主要发生在叶轮进口处和叶轮的出1：7段；颗粒体积浓度对颗粒的分布略有影响。压水室内的固相体积分数分布随颗粒直径和初始固相浓度的增大不断增大，在惯性力的作用下颗粒与液相在压水室发生分离，导致固相浓度的分布不均匀，对压水室壁面造成一定的磨损。关键词：固体颗粒离心泵过流部件数值计算固液两相流离心泵广泛地应用于矿山、冶金、2440m／h，扬程()为40m，转速(n)为990r／电力和化工等领域，是进行精矿、

3、尾矿、灰渣、泥沙min，比转速(n)为187，叶片数(z)为6，叶轮结构等固体物料水力输送的关键核心设备。由于固液形式为半开式。工作介质为含有石灰石颗粒的溶两相流离心泵内部浆体对过流部件的冲蚀、磨损作液，颗粒的平均直径为60～100m。在对模型泵用，使叶轮和蜗壳的使用寿命成为重要的考核应用的内部流场数值模拟之前，采用三维造型软件指标J。随着计算机技术及计算流体动力学PRO／E分别对叶轮、压水室进行建模，得到脱硫(CFD)技术的飞速发展，固液两相流泵的内部流动泵整体的三维实体造型，叶轮实体造型见图1，模特l生和磨损机理已经取得了较好的研究成果。型泵的

4、流道实体造型见图2。RocoMC等分析颗粒的运动规律后得出过流部件的磨损原因为颗粒的直接冲击、紊乱冲击和滑动摩擦。刘娟对固液两相流泵的磨损进行了数值计算，研究发现大颗粒沿着叶片工作面运动，易与叶片头部发生撞击，在多次撞击中叶片受到严重磨损；而小颗粒运动趋势则与之相反。李呋通过对固液两相流泵的研究，揭示了浆体流动对泵过流部件磨损特性的影响，研究发现叶片和隔舌处分别发生滑动磨损和冲击磨损。该基于CFD技术，从固相颗粒属性及其他外部因素出发研究了颗粒的运动规律，通过数值计图1叶轮实体造型算获得离心泵叶轮和蜗壳内固相体积浓度分布和Fig．1Solidmod

5、elofimpeller固液两相流动特性，定量分析固体颗粒对过流部件磨损的影响，为高性能的固液两相流离心泵的收稿日期：2013—12—16；修改稿收到13期：2014—03—22。研制提供指导。作者简介：赵以奎(1967一)，现在合肥通用机械研究院主要从事石油化工用泵开发工作。Email：41664676@qq．con1计算模型基金项目：国家科技支撑计划项目(2008BAF34B10)；中国石该文研究的模型泵设计参数流量(Q)为油化工股份有限公司课题项目(304010，3040470)24从图3a中可以看出，当颗粒直径从0．06mm小，由此导致一部

6、分固体颗粒沉积在压水室壁增大到0．10mm时，固体颗粒主要分布在叶轮工面上。作面所在区域，说明颗粒直径的变化对固相的离析作用有较大影响。当颗粒直径较小时，固体颗冰粒有向叶轮背面逐渐靠近的运动趋势；而颗粒直蔽径较大时，固体颗粒不断向叶轮的工作面运动，因而造成叶轮工作面上的固相体积分数不断增大，固体颗粒在叶轮工作面的积聚和增加，必将导致薹该区域发生切削磨损。d--O．06mmd-0．08mmd=0．10mill从图3b中可以看出，在相同颗粒直径下，叶图4压水室中截面上固相体积分数分布轮内的固相体积分数呈现这样的变化趋势：在叶Fig．4Solidphas

7、evolumeconcentrationdistribution轮进口处，叶轮工作面的固相体积分数较高；从叶inmiddlesectionofpumpingchamber轮进口到出口，固相体积分数逐渐降低；在叶轮出口处达到最低。同时，叶轮工作面、背面的固相体积分数都随着初始固相体积分数的增大而增大。4结论■■-■●■■●■■-■颗粒直径对这种变化趋势没有太大影响，但叶轮(1)颗粒直径对固相的离析作用有较大影65¨4协32nlml∞1工作面、背面的固相体积分数在大粒径工况下的响，随着颗粒直径的不断增大，固体颗粒呈现向叶升高速度明显大于小粒径工况下。轮

8、工作面偏移的趋势，由此造成叶轮工作面的切结合叶轮固相相对速度矢量图可以发现，叶削磨损；固相体积浓度的增加对颗粒在叶轮流道轮