隨著我國(guó)煉油、石化、化工等工業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)小流量高揚(yáng)程離心泵的需求量越來(lái)越大。而且有的工業(yè)流程中還需要輸送具有腐蝕性、劇毒、易燃易爆、貴重、易揮發(fā)性的液體，具有無(wú)泄漏特點(diǎn)的磁力泵或屏蔽泵是推薦的泵型。
己內(nèi)酰胺車(chē)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(yáng)程離心泵，即低比轉(zhuǎn)速離心泵(流量Q=7m3/h,揚(yáng)程H=120m,比轉(zhuǎn)速n,=13)。而低比轉(zhuǎn)速離心泵由于自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的限制，一般效率比較低；加上磁力泵是靠磁力傳動(dòng)，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(nèi)部流場(chǎng)以及特殊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(lái)的問(wèn)題。針對(duì)該泵的上述一些特點(diǎn)進(jìn)行了一些相關(guān)的嘗試，做了一些必要的優(yōu)化設(shè)計(jì)以提高其水力性能，通過(guò)減少葉輪產(chǎn)生的軸向力和徑向力來(lái)達(dá)到提高可靠性的目的。
低比轉(zhuǎn)速磁力泵結(jié)構(gòu)
將對(duì)一些優(yōu)化設(shè)計(jì)部分進(jìn)行概括介紹。
水力部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)：高效低比轉(zhuǎn)速葉輪的設(shè)計(jì)
由于低比轉(zhuǎn)速離心泵的葉輪長(zhǎng)而窄，致使葉輪摩擦消耗了許多功，流道內(nèi)損失較大，因此效率比較低。同時(shí)由于葉輪流道擴(kuò)散較嚴(yán)重，在小流量工況下，很容易在葉輪進(jìn)出口和內(nèi)都產(chǎn)生回流和脫流，致使損失增加，在外特性上表現(xiàn)為其揚(yáng)程流量曲線存在駝峰，因此在小流量工況下，低比轉(zhuǎn)速離心泵很容易產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。
流場(chǎng)分析和流動(dòng)測(cè)試研究表明，離心葉輪內(nèi)的流動(dòng)基本上是由相對(duì)速度較小的尾跡區(qū)和近似于無(wú)黏性的射流區(qū)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(qiáng)，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(chǎn)生分離，這樣就使液流在邊界層附近產(chǎn)生回流和脫流，形成尾跡區(qū)，在回流和脫流區(qū)內(nèi)液流的能量損失很大。當(dāng)流量較小時(shí)，回流和脫流就加強(qiáng)，使損失變得更大。
低比轉(zhuǎn)速葉輪流內(nèi)的流動(dòng)情況
為了改善葉輪流道內(nèi)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(qū)的設(shè)計(jì)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(qū)的不利影響，使葉片間的流動(dòng)趨向一致，改善流動(dòng)狀態(tài)，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(nèi)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(dòng)區(qū)用葉片代替，從而減少尾跡區(qū)區(qū)域，相對(duì)于該區(qū)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(chǎn)生。在減小了葉輪平面流道面積的同時(shí)，為了保持滿(mǎn)足該葉輪本身性能要求所需的過(guò)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(yáng)程系數(shù)。
按照常規(guī)的葉片水力設(shè)計(jì)，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(qū)的設(shè)計(jì)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(yàn)表明，通過(guò)以上方法優(yōu)化設(shè)計(jì)的葉輪達(dá)到了比較理想的效果。
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