基于CFD的在線式高剪切勻槳泵的研究.pdf

1、高剪切勻漿泵與普通攪拌混合設(shè)備相比，結(jié)構(gòu)完全不同，它采用在線式設(shè)計(jì)，設(shè)備進(jìn)出口（或輔助進(jìn)料口）法蘭與生產(chǎn)工藝管線直接連接。高剪切勻漿泵兼有泵的形態(tài)和攪拌器的作用，能對(duì)物料進(jìn)行均勻混合且滿足在線式生產(chǎn)。
　　 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平的不斷提高，國內(nèi)化工、食品等行業(yè)中對(duì)物料的分散、細(xì)化與均質(zhì)加工的要求越來越高，采用傳統(tǒng)的高壓均質(zhì)機(jī)、膠體磨、輾磨機(jī)等設(shè)備不但能耗高、效率低、且不能在線化連續(xù)運(yùn)作。高剪切勻漿泵則解決了這些問題，

2、以往國內(nèi)的剪切勻漿泵主要依賴進(jìn)口，不僅價(jià)格昂貴而且使用性能并不理想。要提高我國化工、食品等行業(yè)的產(chǎn)品競爭能力，首先必須提高我國機(jī)械裝備的技術(shù)水平，均質(zhì)設(shè)備的發(fā)展是其中關(guān)鍵之一。
　　 高剪切勻漿泵目前尚無完整的設(shè)計(jì)理論，更多的是依賴于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)計(jì)算主要集中在對(duì)剪切功率及轉(zhuǎn)子零、部件的強(qiáng)度計(jì)算上。對(duì)于設(shè)計(jì)的設(shè)備所能達(dá)到的剪切混合效果，很難用量化的指標(biāo)來衡量，借助于CFD方法對(duì)高剪切勻漿泵內(nèi)部特性進(jìn)行理論計(jì)算和分析來驗(yàn)證設(shè)計(jì)的

3、合理與否。本課題結(jié)合中國石化股份有限公司國產(chǎn)化項(xiàng)目《高剪切勻漿泵的研制》，采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)和模型換算法對(duì)JQB型高剪切勻漿泵進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)輪部分設(shè)計(jì)。
　　 高剪切勻漿泵內(nèi)流場是兩相流，采用CFD軟件FLUENT進(jìn)行兩相流場模擬。分析了剪切泵內(nèi)流場的宏觀規(guī)律、速度特性等，結(jié)果表明剪切泵內(nèi)流道通暢，能對(duì)物料起到比較好的混合均勻效果。通過對(duì)不同流量和轉(zhuǎn)速分別進(jìn)行CFD數(shù)值模擬，并對(duì)其流場進(jìn)行橫向比較，分析其參數(shù)對(duì)流場的影響規(guī)律，結(jié)

4、果表明在一定范圍內(nèi)隨著流量增大，兩相混合速率變慢；而隨著轉(zhuǎn)速的增加，兩相混合速率變快。
　　 為保證剪切泵達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能要求，采用CFD方法對(duì)整機(jī)模型進(jìn)行單一介質(zhì)的內(nèi)部速度場和壓力場分析，并對(duì)性能進(jìn)行預(yù)測(cè)。性能預(yù)測(cè)結(jié)果表明，剪切泵的性能指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
　　 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樣機(jī)進(jìn)行清水的型式試驗(yàn)。樣機(jī)的性能試驗(yàn)表明剪切泵性能參數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；性能試驗(yàn)值與性能預(yù)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比其相對(duì)誤差約為3％；依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)剪切泵進(jìn)行振動(dòng)和噪