礦用潛水電泵優(yōu)化設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著國內(nèi)煤礦采掘業(yè)的蓬勃發(fā)展，礦用潛水電泵的需求量逐年遞增，其主要用于礦內(nèi)輸送含有沙子、泥漿、礦渣等固體介質(zhì)的污水。由于這種特殊使用環(huán)境，如果按照清水泵來設(shè)計(jì)，過流部件就會(huì)很容易發(fā)生磨損，泵在使用過程中就會(huì)表現(xiàn)出壽命短、效率低的特點(diǎn)。要解決這一問題，不僅要使用高性能的耐磨材料，更重要的是要對(duì)泵內(nèi)的兩相流動(dòng)進(jìn)行分析研究，按照兩相流理論來進(jìn)行水力設(shè)計(jì)。因此，本文將從兩相流理論入手，對(duì)礦用潛水電泵進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要研究工作和成果如下：

2、　　 1、根據(jù)蔡保元兩相流理論中提出的“進(jìn)口堵塞”和“出口抽吸”原理，選擇對(duì)固液兩相流泵效率影響較大的三個(gè)因素：葉片進(jìn)口沖角△β1、葉片出口安放角β2及葉片數(shù)Z，對(duì)以上三因素分別取3個(gè)水平，采用L9(34)正交表，得到9個(gè)試驗(yàn)方案。
　　 2、對(duì)正交試驗(yàn)中9個(gè)方案分別進(jìn)行單相清水模擬和固液兩相流模擬，相比清水模擬而言，在兩相流模擬中泵的效率和揚(yáng)程都有所降低，通過極差值計(jì)算和直方圖可以看出，葉片出口安放角β2和葉片數(shù)Z在清水模擬

3、和兩相流模擬的最優(yōu)方案中取值不同。
　　 3、通過對(duì)正交試驗(yàn)中空白列的極差分析，可以得出對(duì)效率指標(biāo)影響不大的因素(如本文中葉片包角φ、葉輪出口直徑D2)，可根據(jù)實(shí)際情況作出調(diào)整，不會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果分析。
　　 4、小固體顆粒在葉輪內(nèi)集中分布于葉片工作面，并沿工作面向外運(yùn)動(dòng)，在葉輪出口處以很小的出口角流出，部分顆粒會(huì)在葉片出口處與葉片工作面相撞，會(huì)加劇葉片的磨損，因此在設(shè)計(jì)固液兩相流泵葉輪時(shí)，β2不易過大。
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4、、β2值的減小，可以改善泵的軸功率特性，減少泵因過載而燒毀電動(dòng)機(jī)事故的發(fā)生，提高了泵的穩(wěn)定性。在這一點(diǎn)上，統(tǒng)一了兩相流理論和飽和軸功率特性。
　　 6、通過對(duì)全流場模型和非全流場模型的計(jì)算結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)口環(huán)泄漏和圓盤摩擦損失對(duì)泵效率影響較大，經(jīng)過樣機(jī)試驗(yàn)，表明全流場模型計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值能更好的吻合。
　　 7、基于Fluent和正交試驗(yàn)，采用兩相流理論對(duì)BQS20-40-5.5型泵進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)工況下，泵效率高于國