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          隨著我國煉油、石化、化工等工業的飛速發展,對小流量高揚程離心泵的需求量越來越大。而且有的工業流程中還需要輸送具有腐蝕性、劇毒、易燃易爆、貴重、易揮發性的液體,具有無泄漏特點的磁力泵或屏蔽泵是推薦的泵型。

          己內酰胺車間輸送高濃度硫酸就選用了磁力泵,該磁力泵屬于小流量高揚程離心泵,即低比轉速離心泵(流量Q=7m3/h,揚程H=120m,比轉速n,=13)。而低比轉速離心泵由于自身結構特點的限制,一般效率比較低;加上磁力泵是靠磁力傳動,造成磁力泵的效率比普通離心泵低。所以提高該磁力泵的效率就顯得尤為重要。磁力泵本身特有的內部流場以及特殊的結構特點決定了要提高其可靠性和使用壽命就需要很好地處理其徑向力和軸向力帶來的問題。針對該泵的上述一些特點進行了一些相關的嘗試,做了一些必要的優化設計以提高其水力性能,通過減少葉輪產生的軸向力和徑向力來達到提高可靠性的目的。

          低比轉速磁力泵結構

          將對一些優化設計部分進行概括介紹。

          水力部件的優化設計:高效低比轉速葉輪的設計

          由于低比轉速離心泵的葉輪長而窄,致使葉輪摩擦消耗了許多功,流道內損失較大,因此效率比較低。同時由于葉輪流道擴散較嚴重,在小流量工況下,很容易在葉輪進出口和內都產生回流和脫流,致使損失增加,在外特性上表現為其揚程流量曲線存在駝峰,因此在小流量工況下,低比轉速離心泵很容易產生不穩定現象。

          流場分析和流動測試研究表明,離心葉輪內的流動基本上是由相對速度較小的尾跡區和近似于無黏性的射流區組成,如圖1所示。由于葉輪流道里的液流受到的加功作用不均勻,靠近葉片工作面強,而靠近非工作面弱。在逆向壓力梯度作用下,靠近葉片出口處非工作面的邊界層容易產生分離,這樣就使液流在邊界層附近產生回流和脫流,形成尾跡區,在回流和脫流區內液流的能量損失很大。當流量較小時,回流和脫流就加強,使損失變得更大。

          低比轉速葉輪流內的流動情況

          為了改善葉輪流道內的流速分布,提高葉輪的水力性能,采用了減少葉輪葉片尾跡區的設計方法,就是在葉片背面向外逐漸加厚。這樣就可以減少尾跡區的不利影響,使葉片間的流動趨向一致,改善流動狀態,有利于效率的提高。

          在葉片背面向外逐漸加厚減小了葉輪內流道面積,使得靠近葉片背面的非工作面減小,人為地將靠近葉片背面的漩渦流動區用葉片代替,從而減少尾跡區區域,相對于該區域的液流被壓迫加功,因此有效阻止了邊界層的分離和脫硫的產生。在減小了葉輪平面流道面積的同時,為了保持滿足該葉輪本身性能要求所需的過流面積,就必須增加葉輪的出口寬度b2的尺寸和選擇較大的葉片出口安放角βz。增加葉輪的出口寬度b2的尺寸可以改善葉輪的鑄造工藝;大的出口安放角可以提高泵的揚程系數。

          按照常規的葉片水力設計,該泵出口寬度僅為2mm,出口寬度太窄,鑄造工藝很差。按減少流道尾跡區的設計方法,出口寬度為b2 = 6mm。這樣極大地改善了葉輪的鑄造工藝。試驗表明,通過以上方法優化設計的葉輪達到了比較理想的效果。

          來源:互聯網

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