大型自吸離心泵優(yōu)化設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究.pdf

1、大型自吸離心泵是一種啟動(dòng)前無(wú)需灌水，通過(guò)自吸系統(tǒng)將泵的進(jìn)口管內(nèi)空氣排凈實(shí)現(xiàn)快速自吸，從而使離心泵正常工作。該大型自吸離心泵廣泛應(yīng)用于新疆、東北等地區(qū)的大面積噴灌供水系統(tǒng)，同時(shí)也可用于城市排水，抗洪排澇及礦山排水，前景廣闊。研究工作及成果如下:
　　1、泵的結(jié)構(gòu)及水力設(shè)計(jì)。大型自吸離心泵采用螺旋形壓水室和閉式葉輪結(jié)構(gòu)形式，葉片的進(jìn)口段設(shè)計(jì)成扭矩葉片，出口段設(shè)計(jì)成圓柱型葉片，提高了泵的效率和自吸性能;機(jī)械密封設(shè)計(jì)成油冷卻的結(jié)構(gòu)形式，確

2、保了泵在運(yùn)行中的可靠性。應(yīng)用ANSYS CFX軟件分析了泵的內(nèi)部流動(dòng)狀態(tài)，預(yù)測(cè)了該泵的水力性能。結(jié)果表明:在額定工況點(diǎn)時(shí)泵的效率為84.2％，揚(yáng)程為42.96m，滿足設(shè)計(jì)要求。
　　2、自吸系統(tǒng)的研究。提出一種創(chuàng)新的文丘里自吸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，闡述了文丘里自吸系統(tǒng)的工作原理，分析了文丘里噴嘴與逆止閥之間的作用。研究了文丘里噴嘴的幾何參數(shù)，如收縮角、擴(kuò)散角幾何參數(shù)影響射流速度的變化，從而影響逆止閥的開(kāi)啟效果。研究結(jié)果表明:收縮角的變化

3、對(duì)流體的軸向速度和射流的剪切性影響較大，但收縮角過(guò)大，將導(dǎo)致噴嘴進(jìn)口圓柱段的流體沿程阻力增加，降低射流性能，故收縮角應(yīng)取31°≤α≤41°范圍內(nèi)對(duì)開(kāi)啟逆止閥效果好;擴(kuò)散角的變化影響射流的擴(kuò)散性，擴(kuò)散角若過(guò)大將導(dǎo)致射流分散較快，不利于自吸，故擴(kuò)散角應(yīng)取1.3°≤β≤2.6°范圍內(nèi)對(duì)開(kāi)啟逆止閥效果最佳。
　　3、空氣壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析。根據(jù)射流時(shí)所需的排氣量和壓力，設(shè)計(jì)一種雙氣缸空氣壓縮機(jī)，對(duì)該曲軸連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)分析和動(dòng)力學(xué)

4、仿真。由靜力學(xué)分析得出:在受拉工況下，曲軸的最大應(yīng)力為54.67MPa;在受壓工況下，曲軸最大應(yīng)力為45.24MPa，經(jīng)計(jì)算，該曲軸滿足靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度要求;由多剛體動(dòng)力學(xué)仿真得出:當(dāng)曲軸從轉(zhuǎn)動(dòng)至47.41°時(shí)，曲軸沿X方向的切向力最小，為7210.12N;當(dāng)曲軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)至224.85°時(shí)，受到沿X方向的最大切向力，方向相反，此時(shí)切向力為19467.42N?；钊腨向最大行程位移為47.8935mm，即活塞的行程位移。經(jīng)計(jì)算，在額定轉(zhuǎn)速

5、1250 r/min時(shí)，空氣壓縮機(jī)的排氣量為0.3047 m3/min,滿足設(shè)計(jì)要求。
　　4、大型自吸離心泵的試驗(yàn)研究。性能試驗(yàn)結(jié)果表明:在額定工況點(diǎn)時(shí)泵的效率為72.79％，揚(yáng)程為45.22m。大型自吸離心泵的試驗(yàn)結(jié)果與國(guó)外同參數(shù)泵試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，大型自吸離心泵在額定工況點(diǎn)的效率為72.79％，國(guó)外同參數(shù)泵的效率為65.5％，大型自吸離心泵的效率值比國(guó)外同參數(shù)泵試驗(yàn)值提高了7.29個(gè)百分點(diǎn)。自吸試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)自吸高度為5m