固液两相流离心泵磨损研究与设计应用.pdfVIP

中雹工程热物理学会 987018 啻ic体机械学术会议 固液两相流离心泵磨损研究和设计应用 王乐勤阵红生来租超 (新江大学化工机械研究所．杭州310027) 詹圭峰 f镇海燎i由化工股份有限公司·宁波315207) 摘要：本文研究了固液两相流离心泵磨损机理，指出离心泵内叶轮出口附近的射流一尾流结构是离心 泵内的局部磨损的重要原因．理论分析，试验结果及工业应用袁明：采用小叶片出口角p：、少叶片 数Z和大出口宽度b2的叶轮能减轻泵的磨损． 关键词：固液两相流离心泵磨损设计 一、前言 目前国内固渡两相流离心泵的应用越来越广泛，如矿山、冶金，电厂及环保部门等．但在实际应用 中，其过流部件都存在严重的磨损．影响设备的正常运行和安全生产．近十几年来一国内外对固渡两相 流离心泵的磨损问题进行了大量的研究，取得了一定的成果．但仍未很好地解决这一问题．因此，对其 研究仍需加强．率文根据对离心象磨损的研究，认为颗粒的运动轨迹，速度及分布与泵内流场有很大关 系，而这些因素极大地影响了离心泵的磨损．因此有必要深入研究固液两相流离心系内流场对磨损的影 响． 二．离心泵内磨损机理 2．1离心聚磨损研究情况 工业应用表明：叶轮是固液两相流离心泵内磨损最严重的零件，而叶轮出口处又是叶轮中磨损最严 重位置之一．磨损后的出口瑞部极薄，呈锯齿状．叶片工作面与后盖扳相交棱角处有报深韵条彤沟纹， 这种条形沟在叶片工作面的不同部位深度和宽度不同，一般在叶轮出口附近最深．甚至有可能俚叶片或 后盖扳洞穿．’叶片非工作面上有凹凸不平的麻轨，但相对工作面磨瘕较浅．叶片入口附近有带形凹坑， 个别凹坑很深甚至使后盖板洞穿而导致叶轮失效。叶轮前后盏板内表面有颗粒滑痕，除靠近叶片工作砸 位置外。磨损较轻；外表面光滑、有均匀磨损痕迹．叶轮磨损状况如图1． 近十几年来，国内外多名学者进行了离心泵叶轮磨损进行了研究．但他们基本上都是通过对固体颗 粒在叶轮中的运动轨迹的分析和用教值分析的方法来研究叶轮的磨损．因此。形成了几种不同的结论： (1)沙利亚、苏波隆，朱盒曦和赵敬庭等进行了试验或计算，认为颗粒质量越太，其运动轨迹越偏离 叶片工作面IlJ．该观点为较多学者认同：(2)赫比奇，赵振海则认为颗粒质量越大，其运动轨迹越靠近 叶片工作面心。支持该观点的学者不多，但有一些试验证实：另外．日本学者扳谷树认为质量对其运动 轨迹的影响不丈pJ．但赞同着极少．这些观点都有一些理论或试验基础．但结论却截然不同，笔者认为 这与他们的试验条件以及理论简化等有较大差异有关，尤其存在缺乏对实际渡流流场分斩这一重大缺 陷．本文在试验研究的基础上认为在低浓度情况下．离心泵内的流场对颗粒分布和轨迹具有决定性意 义，即使在高浓度情况下．流场也有重大影响．但固体颚粒对流场的影响较大．可能引起较大的流场畸 变．由于目前实际应用和试验大都为{匠浓度情况。车文对高浓度情况暂不讨论．根据实际应用情况，这 个低浓度范围可达35％(重量浓度)，对单个颗粒来说更是如此． 一 2．2磨损机理 现代的流场分析与流动测试研究表明离心叶轮流道内的流动基本上是由帽对速度较小的尾’抓区和 近似于无粘性的射流区所组成(图2)，尾流区紧贴在叶轮的前盖板和非工作面上，尾流区愈宽，射流- 尾流之间的剪层愈薄，两者之问的速度梯度愈大，意味着射流一尾流结构愈强，叶轮内的损失也就愈丈。 尾流的形成与发展是边界层的发展，二次流的发展、流动分离和分屡效应等因素相互影响相互促进而形 成的．简而盲之，就是由于叶轮流道内的液流受到叶片作功作用不均匀，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，靠近出口处非工作面的边界层容易产生分离，使渡流在边界层附近产 生回流和脱流，形成尾流区． Ⅲ一1 图l 叶轮颗粒运动和磨损情况 圈2离