污泥回流泵葉片后掠式設(shè)計(jì)及性能研究.pdf

1、污泥回流泵作為污水處理工藝中污泥回流的動(dòng)力設(shè)備，具有較大流量、極低揚(yáng)程的特點(diǎn)，比轉(zhuǎn)速ns達(dá)到1600，廣泛應(yīng)用于市政工程、污水處理等行業(yè)。所輸送的液體屬于固液兩相流，其中固體顆粒直徑小于2mm，但液體內(nèi)含有大量的纖維和雜質(zhì)，易于纏繞或附著在葉輪上，造成污泥回流泵的不穩(wěn)定運(yùn)行，主要表現(xiàn)為運(yùn)行時(shí)伴有劇烈的振動(dòng)噪聲以及機(jī)組負(fù)載過(guò)大設(shè)備不能持續(xù)運(yùn)行。本文的主要工作和研究成果如下:
　　1)針對(duì)污泥回流泵效率偏低、污泥回流效果不佳的情況，基

2、于軸流泵葉輪的水力設(shè)計(jì)方法對(duì)污泥回流泵進(jìn)行水力設(shè)計(jì)，得到了新型的污泥回流泵葉輪。
　　2)基于多面體網(wǎng)格和棱柱層網(wǎng)格的混合網(wǎng)格為載體，對(duì)污泥回流泵進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，預(yù)測(cè)得到了泵的揚(yáng)程和效率。通過(guò)設(shè)計(jì)污泥回流泵專用實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行外特性試驗(yàn)，對(duì)比分析流量-揚(yáng)程曲線發(fā)現(xiàn)污泥回流泵的數(shù)值模擬求解的準(zhǔn)確。
　　3)分別對(duì)直導(dǎo)葉進(jìn)行節(jié)段式導(dǎo)葉和扭曲導(dǎo)葉的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以此提高污泥回流泵整體性能。利用數(shù)值模擬手段分析3種導(dǎo)葉方案的污泥回流泵性能，通

3、過(guò)研究發(fā)現(xiàn)扭曲導(dǎo)葉方案很大程度上提高了污泥回流泵的揚(yáng)程和效率，在設(shè)計(jì)工況下其揚(yáng)程和效率分別提高了8.7％、9.1％。并且，扭曲導(dǎo)葉較好的改善導(dǎo)葉內(nèi)部流動(dòng)情況，減小液流對(duì)導(dǎo)葉的沖擊損失，提高了污泥回流泵整體性能。
　　4)基于線性后掠的方法對(duì)葉片進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用數(shù)值模擬方法研究后掠葉片對(duì)污泥回流泵性能的影響。通過(guò)對(duì)不同后掠葉片的污泥回流泵外特性以及內(nèi)流場(chǎng)的分析發(fā)現(xiàn)，隨著葉片后掠角的增加，污泥回流泵揚(yáng)程曲線與軸功率曲線隨之向下偏移，

4、并且葉片后掠程度越大偏移越明顯，而效率曲線并不隨后掠角的變化呈現(xiàn)規(guī)律變化。在設(shè)計(jì)工況下，后掠角為20°的污泥回流泵效率值最大，效率較原型葉片提高了2.8％，而后掠角為60°的污泥回流泵效率值最小，效率降低了2.6％。同時(shí)，隨著后掠角的增加，葉輪內(nèi)徑向流動(dòng)分布范圍增加，葉緣處徑向速度增大。
　　5)污泥回流泵內(nèi)部為復(fù)雜的非定常流動(dòng)，因此對(duì)其進(jìn)行非定常計(jì)算，研究后掠式污泥回流泵內(nèi)部流場(chǎng)的壓力脈動(dòng)特性。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，隨著后掠角的增加，后