基于熱-固耦合的高溫流程泵口環(huán)間隙的研究.pdf

1、口環(huán)間隙造成了容積損失，并能改變離心泵的內(nèi)部流動(dòng)結(jié)構(gòu)，影響水力性能，并引起轉(zhuǎn)子部件的軸向力和徑向力的變化?？诃h(huán)間隙影響離心泵運(yùn)行的安全可靠性，如果口環(huán)間隙選取過大，會(huì)造成容積損失增大，效率降低;如果口環(huán)選取過小，對(duì)于在高溫、高壓的工作環(huán)境下運(yùn)行的高溫流程泵而言，在使用過程中，介質(zhì)的高溫對(duì)泵的結(jié)構(gòu)有著重要的影響，材料的特性會(huì)隨著材料溫度的變化而發(fā)生相應(yīng)的變化。在溫度載荷與機(jī)械載荷的綜合作用下，致使口環(huán)發(fā)生變形，改變口環(huán)間隙的大小，嚴(yán)重時(shí)，

2、由于口環(huán)的劇烈變形，發(fā)生葉輪口環(huán)與泵體口環(huán)接觸磨損，造成轉(zhuǎn)子部件的咬死，最終導(dǎo)致開車失敗，影響著高溫流程泵的安全可靠性。因此，高溫流程泵的口環(huán)間隙的合理選取非常重要。
　　 本文利用ANSYSWorkbench軟件對(duì)TEG200-400型的高溫流程泵進(jìn)行熱-固耦合有限元分析，主要工作如下:
　　 1、總結(jié)歸納了熱-固耦合的基本理論;利用Pro/E軟件對(duì)該泵的各個(gè)部件進(jìn)行三維造型，運(yùn)用ICEM-CFD軟件對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行網(wǎng)格

3、劃分，并對(duì)接觸面和口環(huán)位置局部加密處理;總結(jié)了泵體、泵蓋等常用材料的特性和力學(xué)性能;介紹了API610有關(guān)頂部管口和側(cè)面管口施加外部載荷的規(guī)定，為下一步進(jìn)行熱-固耦合仿真計(jì)算做準(zhǔn)備。
　　 2、對(duì)該泵在25℃和250℃時(shí)進(jìn)行熱-固耦合有限元計(jì)算，得到泵體和泵蓋在兩種溫度下的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律，分析得出泵體和泵蓋的最大應(yīng)力均小于材料的屈服強(qiáng)度，驗(yàn)證了初步設(shè)計(jì)的合理性和可行性，為下一步的理論分析和計(jì)算提供了理論基礎(chǔ)。
　　 3、研

4、究250℃時(shí)泵蓋冷卻腔在有冷卻水沖洗和無水沖洗兩種情況下泵體、泵蓋的應(yīng)力變形規(guī)律，并對(duì)泵體口環(huán)和葉輪口環(huán)的變形進(jìn)行分析。計(jì)算結(jié)果表明:冷卻水沖洗主要影響泵蓋的應(yīng)力分布，對(duì)葉輪口環(huán)的位置變形具有重要的影響。
　　 4、在190℃、220℃、250℃情況下，分別對(duì)該泵進(jìn)行熱-固耦合分析，研究不同溫度對(duì)泵體、泵蓋的應(yīng)力應(yīng)變的影響，進(jìn)一步研究不同溫度時(shí)的口環(huán)變形情況，以及葉輪口環(huán)和泵體口環(huán)之間的間隙變化，為口環(huán)間隙的合理選取提供了一定的