离心泵诱导轮的数值模拟.pdf

· 28· ’J．番柱采 2008年第6期 离心泵诱导轮的数值模拟 刘德民 许洪元 (水沙科学与水利水电工程斟家重点实验室，清华大学热能与工程系，北京；100084) 摘要：本文概述了离心泵空化(汽蚀)产生的原因及改进的方法。分析了诱导轮在改善离心泵空化 (汽蚀)特性上的独 特作用，对雳导轮和离心叶轮的结构和性能匹配进行 l『研究。并对同一离心泵叶轮分别加装一级诱导轮、两级诱导轮和 三级诱导轮的不同结果进行了对比分析。对比分析表明，诱导轮在改善离心泵空化(汽蚀)性能方面效果明显。 关键词：离心泵 诱导轮 空化(汽蚀 ) 力降低，因而发生空化 [21。 1 前 言 2．1 影响空化的因素 近年来，离心泵向高速化、大型化、特殊化 影响液体压力P和饱和蒸汽压力P。的因素都 (例如石化领域中的液化气泵 、低温泵等)的方向发 会影响空化的发生，如： 展，离心泵的空化 (汽蚀)问题变得 日益严重 Ol。 ①泵进口的结构参数：包括叶轮吸入口的形 泵发生空化时会引起泵的性能下降，噪音振动增 状、叶片进 口边宽度及叶片进 口边的位置和前盖板 大，因空化造成的材料破坏大幅缩短了泵的使用寿 形状等。 命，使泵不能正常运转，最终导致机器报废。 ②泵的工作条件 ：包括泵的流量 、扬程和转 速。 2 泵产生空化的原因 ③泵的安装位置：包括泵的吸入管路水力损失 及安装高度。 液体在泵过流部件内流动的过程中，当液体内 ④环境因素：包括泵安装地点的大气压力。 的压力低于液体的汽化压力时，液体汽化并伴随着 以及与P有关的因素，如介质本身的性质及 液体内溶解的气体的析出形成气泡 (亦称空泡)， 介质工作温度等。 这些气泡流至液体内高压区时破裂产生破坏即为空 2．2 解决离心泵空化问题的几个方案 化 (汽蚀)。 根据伯努利方程 根据以上对影响空化因素的分析，得出如下几 2 个解决离心泵空化问题的方案： +卫 + 一=const (1) Pg zg ①改进泵入口的结构参数 式中 p——流体压力 这一方案适于在离心泵的设计制造阶段，该方 z——流体势能 法在生产现场很少采用。 — — 液流速 ②在泵的吸入口加装诱导轮 可以看出，使液体内压力降低进而发生空化的 加装诱导轮 ，对提高离心泵的抗空化 (汽蚀) 原因是：①吸入高度过大，即Z值过大；②液体流速 性能，解决空化问题，效果很显著。而且其结构简 过快，即 值大；③流线方向不正确，流动方向急剧 单，易于制造安装，维修方便，造价低，在不太大 改变以及叶轮进 口处液流速度不均匀，也是泵发生 影响生产的前提下即可进行安装调试 ，特别适于在 空化的一个主要原因。这些因素都可以使液体的压 生产现场推广应用。 2008年第6期