毕业论文范文——影响粘度的流体在离心泵叶轮的性能和流型

影响粘度的流体在离心泵叶轮的性能和流型摘要 离心泵性能测试使用作为工作流体时运动粘度分别为1和48mm2 / s的水和粘性油,当泵处理两种工作液，分别测量离心泵叶轮中的流动并准确地通过使用二维激光多普勒测速仪(LDV)获得最佳效率和节点。在性能和粘度的影响下基于实验结果建立了叶轮内流型。在外轮廓和中心以及泵的水力损失流动渠道高粘度的结果迅速增加叶轮的圆盘摩擦损失。叶轮出口附近的流动模式是略受流体粘度的影响，但是这些叶轮入口受粘度的影响很大。流模式和著名的飞机/唤醒模型本质上是不同的。关键词:流体 粘度 离心泵 叶轮 性能1.介绍更多的研究者关注的水流叶轮的离心泵自1950年代。阿科斯塔(1954)首先检查水流在二维离心泵叶轮采用静态压强计水龙头。阿科斯塔和鲍尔曼(1957)测量五离心流动的水使用静态压强计水龙头泵叶轮的叶片表面和简单的探针在叶轮通道的影响。结果表明,相对速度剖面附近的叶片吸力面逐步的恶化内在的外在的径向站。霍华德和工具包(1975)获得了通过速度在径向叶轮与关闭通过使用一个微型圆柱和半开的配置热门调查。结果表明,主要的流型吸的是稳定的,没有分离的倾向面边界层甚至通过出口附近。封闭的叶轮有二次流模式,该模式发展一个漩涡在进入每一个中心和附近的一个漩涡裹尸布的表面。半开的叶轮的二次流模式,这是一个漩涡填充。马瑞卡(1980)等人测量的速度和压力分布在离心泵的叶轮通道使用圆柱形偏航探针与叶轮旋转。两个叶轮与叶片3和7,分别被用来检查刀片的数量的影响。七叶叶轮,速度分布类似于潜在的流叶轮流道的入口附近,但分布变形显著的二次流叶轮的出口附近开发的通道。七叶的叶轮,速度分布类似于潜在的流叶轮流道的入口附近,但分布变形显著的二次流叶轮的出口附近开发的通道。三叶叶轮,变形速度分布的极端。汉金斯和弗拉克(1986),米内r等人(1989)和弗拉克(1987、1992)进行湍流测量关闭事件和半开的叶轮,它可以同步轨道在蜗壳用激光多普勒测速仪(LDV)。从结果,叶片间速度资料更均匀关闭比半开的叶轮,叶轮出口附近的速度资料也更均匀的叶轮比小半径;湍流测量水平最高的大半径。阿伯拉曼和霍华德(1994)进行了试验研究相对稳定和不稳定流动模型离心利用LDV叶轮流道。结果表明,叶轮流道内平均流量,没有蜗壳的 地方,是影响二次涡相互作用相结合,启动入口,和相对涡流主导在出口处流。联合效应的结果压力面流动分离在偏离设计的操作条件。由于相对涡流的强烈影响,分离流再植的压力方面,导致通过流统一出口,之后和扭曲。一个高负荷的设计导致流场性质相似潜在的流。李和胡(1996)映射上离心泵叶轮采用紊流LDV。尽管叶轮速度是14.1米/秒,著名的飞机/尾流模式并没有出现在叶轮的流场。获得的结果都提到在使用水作为工作流体。在半开的粘性油叶轮的流动模式离心泵使用簇方法可视化(青木等人,1985)。到目前为止,我们没有知识的流动离心泵叶轮的粘性油。 这篇论文中，离心泵性能测试通过使用水和粘性油作为工作流体的运动粘度1和48平方毫米每秒，分别测量离心泵叶轮中的流动也准确地用一个二维LDV在最佳效率和部分一一加载分泵处理两种工作液。粘度的影响性能和叶轮内流型研究了基于实验结果。2.实验装置2.1试验装置 一个特殊的离心泵试验台,图1所示,用于测试的泵性能和测量流程泵叶轮泵时,泵内粘性油或水。测试泵是由三相交流电动机的额定功率为4.4千瓦和速度是1440转/分钟。钻井平台的管道是由塑料和其内部直径是52毫米。坦克的净容积是0.75 3和两排冷却管安装。一个温度计出口附近的坦克监控温度的石油槽,在放电管闸阀安装控件泵的操作条件。李(1996)和李和胡(1996)提供了钻井平台上的更多信息。2.2性能试验方法 泵吸入压力由微分测量水星计及其排放压力由压力计测量。泵的容量是衡量涡轮机或喷嘴流量计。扭矩计测量泵的轴扭矩和速度。通过旋转粘度计可以给石油的粘度。油的密度检查使用浮动玻璃管密度计。2.3叶轮几何和探测器的位置 离心泵是单级,测试结束抽吸泵,其设计流量是25立方米 每小时,扬程是8米,速度是1450转速/分钟。叶轮的叶片出口和包装角度20度和140度,分别。叶轮的裹尸布做的金属加工,然后被一个树脂玻璃盘子。一个长方形的玻璃窗口安装蜗壳墙上位于第四部分,图2所示。 粘性油和水的流量测量进行蜗壳的第四节。LDV探针及功率,Z和R的方向图3所示。在外围h方向自动计算轴角编码器安装在电机轴的最后根据抽样数量和部门以及窗口选择每循环。2.4工作流体 工作流体的特殊透明粘性油重新罚款从原油和自来水,分别。他们是牛顿流体通过使用旋转粘度计进行验证。密度和油的运动粘度是851公斤/米3和48平方毫米每秒,分别在20 摄氏度。图4是石油的粘度-温度曲线。密度和运动粘度自来水的1000公斤每立方米和1mm2/s首先,叶轮的离心泵性能和流场测量使用自来水作为工作流体。然后再次测量性能和流场使用粘性油作为工作流体。然而,当粘性油在LDV测量泵2或3 h,油的温度将上升由于高油和流道壁之间的摩擦损失。因此,冷却水的流动冷却管安装在油罐温度保持在一个恒定的水平。2.5速度计 测速仪f是四梁的,双色(蓝色和绿色)和反向散射LDV系统(TSI)可以测量两维流场在逐点详述的模式。一个轴,旋转编码器与泵轴安装在电机轴的结束。叶轮角位置编码器记录。LDV的光学探针是搬到一个前要使用手动三座标横向系统位置,那么个人电脑执行采样、处理数据等。2.6不确定性 扬程,能力的不确定性、转矩、速度和效率是0.47%,0.5%,0.3%,分别为1%和1.15%。LDV在速度是1.8%的不确定性和联合国确定探头的位置是5.0%,所以LDV的总不确定度为5.3%。3结果和讨论3.1粘度对性能的影响 图5显示了离心泵性能而泵处理水和运动粘度1平方毫米每秒，在20摄氏度时粘性油粘度48平方毫米转速。最佳效率点(cep)位于问cep =5:93和5.86 ,对应的最佳效率分别为56.65%和47.2%,分别。LDV测量两个操作条件进行标记头部曲线,泵的泵头和电源输入处理石油高于处理水,但处理油的效率低于处理水如图5所示。泵效率下降而抽油的结果从圆盘摩擦损失的事实叶轮轮毂和中心以及泵的流道的水力损失迅速增加。为了验证这个事实,额外的测试实验工作已经完成叶轮圆盘摩擦损失随着原油粘度增加。假设圆盘损失并不取决于泵的工作条件,所以关闭条件的测试数据可以用来估计圆盘损失。泵的损失包括两部分,一个是圆盘摩擦损失和其他涡流损失是由于叶轮和蜗壳之间的交互关闭状态。圆盘摩擦损失可以通过使用国际化程度,给出Pfleiderer(1955)著名的公式,抽水。抽水的涡流损失将通过减去估计的圆盘摩擦损失功率输入关闭条件。这种涡流损失承担维持相同的值,同时抽油,因此圆盘摩擦损失将通过减去估计的涡流损失在关闭电源输入条件更高的运动粘度液体。从附加的实验数据,圆盘摩擦损失与工作流体的运动粘度如下:ds P,P和m代表圆盘摩擦损失,电源输入,分别和运动粘度。这个方程是一个回归方程只对可用数据的运动粘度流体 61 mm2 /s。 与此同时,泵的水力损失石油处理的水从34%增加到28%。通过力学计算水力损失和容积损失以及泵的总效率基于性能和LDV的结果。圆盘损失被认为是主要的组件的机械损失计算。泵效率可以写成。水力损失是。泵效率和机械效率得到性能测试容积效率可以根据穿环几何参数计算和压差环的间隙。压差取决于叶轮进口和出口的静态压力。泵吸入口的压力一直在测量性能测试。出口静压是通过减去估计的绝对速度的流体在泵蜗壳泵的总负责人。LDV的绝对速度被映射在泵叶轮出口。因此,容积效率可以工作。计算过程的更多细节可以在李(1996)。泵扬程增加而泵处理石油是由于叶轮出口附近的滑动系数变得更少。这种现象将见表1和图10所示。 为了说明这一事实,选择了五个流线,如图6所示。在绝对坐标系中,这是固定在泵壳,特定的绝对的能量液体粒子(即特定的能量)p,q,V,Vu;p*和U代表流体静压力、密度、绝对速度,其外围组件和滞止压力相对坐标系,这是固定在叶轮,叶轮圆周速度。为理想流体,p*/问每个流线是相同的,那具体的能量只取决于Vu,然而,真正的液体的具体能源取决于两个p*/和VuU,但VuU仍是主要的特定能量的一部分,然后VuU可以近似地代表流体粒子的特定能量流线。在另一方面,特定的能量可以演示液体滑动的情况。如果叶轮出口附近的特定的能量很大,滑移系数很小,否则大。算术平均值的特定能量的五流线在R =85毫米的位置测量以及泵扬程H在相同的工作条件如表1所示。Vu值获得LDV测量的力量,和U2代表了叶轮圆周速度。特定的能量,而泵处理石油高于在cep和PLP处理水时,因此,滑在处理石油小于在处理水。身体上,高粘度油允许一个较弱的叶轮流道内的循环性比水。扬程测量显示相同的趋势比能同时工作液体的粘度增加。因此,LDV结果与泵性能很好。3.2粘度对流动的影响模式 相对速度剖面图7显示了相对速度的叶片间在中等跨度之间的水和油,例如Z ?在cep 9毫米流表面,h,h和W B代表外围角,中心叶片压力和吸力面夹角相同半径,以及流体的相对速度,分别。图7(a)展示了相对速度的cep在R的水吗?50和85毫米。图中,叶片吸力面附近的速度(SS)远高于叶片压力面附近(PS)在R =50毫米,这个概要文件的变化类似于势流理论的预测。怎么,SS附近的速度明显低于在R PS附近吗?85毫米,这样的变化对前置dict的位势流理论。 图7(b)显示了相对速度概要文件。SS附近的速度几乎是等于在R =50毫米,这个概要文件的变化趋势并不类似于势流理论的预测。速度的最大值位于36%的宽度沿h方向在R =50毫米。SS附近的速度也低于在R PS=85毫米。概要文件的变化相反的预测的势流理论在R =50和R =85毫米的地方。 图8(a)显示水的相对速度概要文件在PLP R ?50 - 85 mm。SS有点高于附近的速度在R PS附近吗?50毫米,SS附近的速度也远低于在R PS附近吗?85毫米,这样的变化是相反的预测的po - tential流理论。速度的最大值位于约40%的宽度从SS在R h方向吗?50 mm,对面的概要文件的变化预测的势流理论在R ?50和R ?85毫米locati图8(b)显示了相对速度概要文件在PLP =50- 85 mm。SS附近的速度低于在R PS=50 mm,概要的变化不是类似于势流理论的预测。速度的最大值位于宽度的44%左右沿着从SS在R h=50毫米。SS附近的速度也低于在R PS=85毫米。对面的概要文件的变化,预测的势流理论在R =50和R =85毫米的位置。最大速度的坐落在44%左右的宽度从SS在Rh=50 mm,附近的速度也低于在R PS=85毫米的变化的概要文件是相反的,预测的潜力流理论在R =50和R =85毫米的地方。在BEP和PLP中流动模式对应石油和水叶轮附近的几乎是相同的出口。如数据所示SS附近的相对速度远远低于那些在在R=55mm点的PS,所以将存在于SS在叶轮出口附近。相对速度,即动量的油或水附近的边界层SS缓慢或小的相对参考坐标系cep和PLP。这意味着的油或水边界层附近SS低动能rel性坐标系统由于SS的压力低相比,在PS在相同的径向位置。因此,SS附近边界层与相对速度慢多弧离子镀是一个醒。外的流动是所谓的醒来玛丽流并不存在。因此主流PS附近不是飞机;因此,叶轮中的流型测量一般不产生著名的飞机/唤醒模式发现在径向或前弯叶片的叶轮岑压缩机或鼓风机。后附近SS的特点是相对较低速度与周边流相比,所以之后宽度应该基于相对速度估计分布在叶片间之间。它是提出流区域附近的相对速度的SS粘性油或水低于平均速度衡量LDV摘要之后。后覆盖30 - 50%的通道宽度约沿h方向。在cep,泵油不同的流型附近的抽水SS。相对速度处理石油,图9所示(a),比这低附近的SS,图9所示(b)。这导致叶轮将更多的能量转移到油比水在相同的工作条件在SS。这附近意味着开采石油的流动滑移是不足的泵水。4总结 影响离心泵的性能的原因： （1）当泵处理高粘度液体工作,在迅速增加在泵的流量渠道水力损失,高粘度的结果在外沿和中心圆盘摩擦叶轮的损失。 （2）叶轮出口附近的流动模式是由液体的粘度影响较小的最佳效率和部分加载点,但叶轮入口附近的流动模式极大地受到粘度的影响。 （3）有一个宽后叶片吸力面附近离心泵叶轮、叶片附近没有一架飞机压力面,流模式本质上是不同的著名的飞机模型/唤醒。参考文献Abramian, M., Howard, J.H.G., 1994. 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