螺旋离心泵固液两相流中的叶轮磨损分析.pdf

《螺旋离心泵固液两相流中的叶轮磨损分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第26卷第1期甘肃科学学报Vo1．26NO．12014年2月Journa1ofGansuSciencesFeb．2O14螺旋离心泵固液两相流中的叶轮磨损分析李仁年，赵文杰，李琪飞(兰州理工大学能源与动力工程学院，甘肃兰州730050)摘要：螺旋离心泵运送固液两相流介质造成叶轮磨损的问题较复杂．以模型泵为研究对象建立三维模型，利用FLUENT软件对其内部三维流动进行固液两相流数值模拟分析，用清水试验验证数值模拟计算的合理性．分别计算了不同固相体积分数下叶轮工作面的速度分布以及固相浓度在叶轮中的分布，并根据两相流中固相体积分数与叶轮的相对速度分布分析了叶轮的磨

2、损．数值模拟结果表明：在螺旋离心泵的离心段，相对速度与固相浓度达到较大值，该段易产生磨损．关键词：螺旋离心泵；固液两相流；数值模拟；叶轮磨损中图分类号：TH311文献标志码：A文章编号：1004—0366(2014)01—0067—042O世纪6O年代，瑞士SthaleL】]发明了装有螺旋用寿命．韩伟等_6在小粒径固液两相流在螺旋离心型叶轮的螺旋式离心泵并用于港口输送活鱼．因它将泵内运动的数值分析中得出固相粒径的大小以及固螺杆泵与离心泵的优点融合，充分发挥了两者的优相进口初始体积分数的大小对螺旋离心泵的内流及势，到2O世纪80年代初，已有2000多台螺旋离

3、心泵扬程有影响．但对于螺旋离心泵内叶轮内流情况中在世界各大渔港的输送系统中投入使用．速度与磨损方面的研究，在相关文献中很少涉及．螺旋离心泵不仅能够安全可靠稳定地运行，而1三维造型及数值模拟方法且其效率也是普通离心式杂质泵和旋流式杂质泵难以比拟的．早期国内引进此泵后，主要应用于造纸，1．1三维造型及网格划分海藻化工和捕捞行业．随着无堵塞泵理论研究的进采用15O×100LN一32型螺旋浓浆泵作为模型展与应用领域的不断拓展，螺旋离心泵已广泛用于泵，以清水、含沙水为介质，利用CFD方法【_7]，对其输送蔬菜、水果、低中浓纸浆、绒状物、含泥沙水及其内部流动进行计算分

4、析，通过对比分析清水及固液他含高浓度杂质的浆液等，并且突破了杂质泵的使两相流介质在螺旋离心泵内部的流动情况及速度，用范围，在航空航天领域也发挥了一定作用l_2]。为改善叶轮的性能提供了有益的参考．到目前为止，螺旋离心泵在设计、加工制造和特所研究泵的设计参数分别为流量Q一165m3／h，性研究等方面，都远没有达到普通离心泵的水平，水扬程H一32m，转速一1480r／min．设定介质为清泵领域的很多研究方法在螺旋离心泵的研究中还很水与固液两相流．建立模型如图1所示．少涉及．多年来，国内外相关学者对螺旋离心泵性能i入口的关系进行了诸多数值模拟统计与归纳，总结出了

5、很多经验用于螺旋型叶轮的设计j．对于螺旋离心泵的叶轮磨损问题，许多学者也做了相关的研究，如关于螺旋离心泵的固液两相流中固相颗粒粒径大小与体积浓度在叶轮中的分布等压水室对螺旋离心泵叶轮的磨损情况．王秋红等认为，随出口着颗粒体积分数的变化，流体特性如颗粒浓度分布、流体扬程等也发生变化，所以应按照颗粒的粒径范图1螺旋离，泵三维模型围和体积分数来设计叶片型线，从而提高叶轮的使Fig．1Three-dimensionalmodelofscrewcentrifugalpump收稿日期：2013-03—22基金项目：国家自然科学基金项目(51079066)作者简介：李仁

6、年(1963一)，男，甘肃民勤人，教授，博导，研究方向为流体机械理论及其应用．E—mail：lirn@lut．cn70甘肃科学学报2O14年第l期速度在叶轮中同一位置的速度逐渐变小．在同一固在离心段也达到较高值，故叶轮轮缘侧以及离心段相浓度分布下，叶轮工作面的相对速度在进口段变极易产生磨损．小，这是由于两相流的速度在叶轮进口段改变方向(3)在模拟流动中，由于不同浓度的固相体积而变小．而后在离心段逐渐变大，在最大半径处达到分数的变化引起叶轮内速度与固相浓度的变化，故最大值，这是由于相对速度分布随着半径的增大而可结合两相流中固体体积分数与叶轮的速度分布来增大．

7、设计叶片型线与加厚方法，从而提高叶轮的性能与在不同固相浓度分布图中，固相浓度在进口段使用寿命．轮缘侧分布较小，这是由于两相流在进口处改变流参考文献：动方向所致，而后固相浓度逐渐增大，也在离心段也达到较高值，这是由于叶轮旋转过程中，固相颗粒存[1]StahleM，JacksonD．TheDevelopmentofaScrewCentrifugal在较大的径向力，造成其向较大半径的轮缘侧运动，PumpforHandlingDelicateSolids[j]．WorldPumps，1982．故造成轮缘段极易产生磨损．185：53-55．[2]李仁年，刘成胜，王秋

8、红．影响螺旋离心泵扬程的因素分析[J]．3结论兰州理工大学学报，2