聚丙烯環(huán)管軸流泵水力性能優(yōu)化及壓力脈動(dòng)研究.pdf

1、聚丙烯環(huán)管軸流泵是一種特殊軸流泵，應(yīng)用于環(huán)管反應(yīng)器中，為其提供動(dòng)力，其具有流量大、且能夠獲得均布的物料和溫度、避免生成的聚合物發(fā)生沉淀等優(yōu)點(diǎn)，在聚丙烯生產(chǎn)中占據(jù)重要地位。其與傳統(tǒng)軸流泵有所區(qū)別，其導(dǎo)葉加工全部為鍛件焊接，無法按照普通軸流泵方式安裝扭曲導(dǎo)葉，由于其結(jié)構(gòu)的特殊性及其內(nèi)部流動(dòng)的復(fù)雜性，造成其運(yùn)行過程出現(xiàn)功率波動(dòng)、噪聲大及運(yùn)行不穩(wěn)定等問題，深入研究發(fā)現(xiàn)環(huán)管軸流泵水力性能及壓力脈動(dòng)特性是影響其運(yùn)行穩(wěn)定的主要因素，因此本文采用數(shù)值模

2、擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，以優(yōu)化環(huán)管軸流泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)和提高穩(wěn)定性為目標(biāo)，開展環(huán)管軸流泵水力性能優(yōu)化和壓力脈動(dòng)研究，對(duì)提升環(huán)管軸流泵設(shè)計(jì)水平具有重要作用。
　　本文由此設(shè)計(jì)不同直導(dǎo)葉的環(huán)管軸流泵，并建立仿真模型，采用CFD方法對(duì)泵進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，并將模擬結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比;本文對(duì)環(huán)管軸流泵內(nèi)部不同部件處的內(nèi)流場(chǎng)特性進(jìn)行分析，并針對(duì)直導(dǎo)葉葉片長(zhǎng)度、厚度及其到葉輪的距離三種因素，以揚(yáng)程和效率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用正交實(shí)驗(yàn)研究直導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)對(duì)環(huán)管軸流

3、泵水力性能的影響，得出最優(yōu)的直導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)，為直導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考，并分析優(yōu)化模型與原始模型的差異;對(duì)環(huán)管軸流泵的壓力脈動(dòng)進(jìn)行分析，針對(duì)直導(dǎo)葉位置分析比較優(yōu)化模型與原始模型的區(qū)別，并通過監(jiān)測(cè)環(huán)管軸流泵非定常揚(yáng)程特性，對(duì)環(huán)管軸流泵功率波動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行分析。
　　基于以上研究，本文得出以下結(jié)論:(1)本文數(shù)值計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果吻合性較好，其中在設(shè)計(jì)工況下的誤差為0.28％，在工程誤差允許范圍內(nèi)，本文的數(shù)值模擬具有可靠性;(2)直導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)最優(yōu)尺寸

4、為其葉片長(zhǎng)度取149mm，葉片厚度取38mm，葉片到葉輪距離取56mm;(3)優(yōu)化模型相比原始模型揚(yáng)程和效率有所上升，額定工況下分別提高了1.50％及1.51％，其直導(dǎo)葉處速度、壓力、湍動(dòng)能分布更合理，優(yōu)化方案的直導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)更適應(yīng)直導(dǎo)葉處流動(dòng);(4)葉輪出口及直導(dǎo)葉處壓力脈動(dòng)呈現(xiàn)四周期正弦特性變化，壓力脈動(dòng)幅值在直導(dǎo)葉進(jìn)口處達(dá)到最大;優(yōu)化模型相比原始模型在靠近直導(dǎo)葉中截面及出口輪轂處，其主頻處壓力脈動(dòng)幅值均較低;優(yōu)化模型壓力脈動(dòng)變化更具正