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高低温输送低比转速磁力泵离心泵的水力优化设计

随着我国炼油、石化、化工等工业的飞速发展,对小流量高扬程离心泵的需求量越来越大。而且有的工业流程中还需要输送具有腐蚀性、剧毒、易燃易爆、贵重、易挥发性的液体,具有无泄漏特点的磁力泵或屏蔽泵是最佳的泵型。本文转载于网络,如涉及版权问题请发现及时联系,大家定会配合删除;我企业专业生产高温磁力泵、高压磁力泵、高温高压磁力泵等。

己内酰胺车间输送高浓度硫酸就选用了磁力泵,该磁力泵属于小流量高扬程离心泵,即低比转速离心泵(流量Q=7m3/h,扬程H=120m,比转速n,=13)。而低比转速离心泵由于自身结构特点的限制,一般效率比较低;加上磁力泵是靠磁力传动,造成磁力泵的效率比普通离心泵低。所以提高该磁力泵的效率就显得尤为重要。磁力泵本身特有的内部流场以及特殊的结构特点决定了要提高其可靠性和使用寿命就需要很好地处理其径向力和轴向力带来的问题。针对该泵的上述一些特点进行了一些相关的尝试,做了一些必要的优化设计以提高其水力性能,通过减少叶轮产生的轴向力和径向力来达到提高可靠性的目的。

低比转速磁力泵结构

将对一些优化设计部分进行概括先容。

水力部件的优化设计:高效低比转速叶轮的设计

由于低比转速离心泵的叶轮长而窄,致使叶轮摩擦消耗了许多功,流道内损失较大,因此效率比较低。同时由于叶轮流道扩散较严重,在小流量工况下,很容易在叶轮进出口和内都产生回流和脱流,致使损失增加,在外特性上表现为其扬程流量曲线存在驼峰,因此在小流量工况下,低比转速离心泵很容易产生不稳定现象。

流场分析和流动测试研究表明,离心叶轮内的流动基本上是由相对速度较小的尾迹区和近似于无黏性的射流区组成,如图1所示。由于叶轮流道里的液流受到的加功作用不均匀,靠近叶片工作面强,而靠近非工作面弱。在逆向压力梯度作用下,靠近叶片出口处非工作面的边界层容易产生分离,这样就使液流在边界层附近产生回流和脱流,形成尾迹区,在回流和脱流区内液流的能量损失很大。当流量较小时,回流和脱流就加强,使损失变得更大。这就是本世纪在本学界形成的离心叶轮内“射流-尾迹(jet-wake-low)”模型的理论。

低比转速叶轮流内的流动情况

为了改善叶轮流道内的流速分布,提高叶轮的水力性能,采用了减少叶轮叶片尾迹区的设计方法,就是在叶片背面向外逐渐加厚。这样就可以减少尾迹区的不利影响,使叶片间的流动趋向一致,改善流动状态,有利于效率的提高。

在叶片背面向外逐渐加厚减小了叶轮内流道面积,使得靠近叶片背面的非工作面减小,人为地将靠近叶片背面的漩涡流动区用叶片代替,从而减少尾迹区区域,相对于该区域的液流被压迫加功,因此有效阻止了边界层的分离和脱硫的产生。在减小了叶轮平面流道面积的同时,为了保持满足该叶轮本身性能要求所需的过流面积,就必须增加叶轮的出口宽度b2的尺寸和选择较大的叶片出口安顿角βz。增加叶轮的出口宽度b2的尺寸可以改善叶轮的铸造工艺;大的出口安顿角可以提高泵的扬程系数。

按照常规的叶片水力设计,该泵出口宽度仅为2mm,出口宽度太窄,铸造工艺很差。按减少流道尾迹区的设计方法,出口宽度为b2 = 6mm。这样极大地改善了叶轮的铸造工艺。试验表明,通过以上方法优化设计的叶轮达到了比较理想的效果。

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