热电站锅炉给水泵用能分析【论文类】【20400字】【优秀机械毕业设计论文】
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热电站
锅炉
水泵
分析
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机械
毕业设计
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文档包括:
说明书一份,40页,20400字左右.
开题报告一份。
外文翻译一份。
摘要
热电站的运行不仅仅依赖发电机组本身，而且还依赖于热系统中辅机的配置和运行方式。给水泵作为热电站的重要辅机设备之一，其运行状况会直接影响整个发电机组的运行状况。电站锅炉给水泵有电动和汽动两种驱动方式。本课题将主要通过对两种驱动方式下的给水泵的用能分析，效率计算，热力学计算来比较两种驱动方式的优劣，同时分析对比锅炉给水泵目前存在的问题，找出热电站的节能途径，从而提高热电站的运行效率。
关键词：给水泵，电动驱动，汽动驱动，用能分析
Abstract
The operation of thermal power plant is not only depend on electric generator sets themselves, but also on the auxiliaries` configuration and the method of operation in the heat system. The feed water pump as one of the important auxiliary equipment, its operating status will directly affect the operating status of the generator sets. The feed water pump of thermal power plant has two kinds of driven method ,they are electric driven and Steam-driven. This topic will have the energy analysis ,the calculation of efficiency ,the calculation of thermodynamics under the two kinds of driven method to compare the pros and cons of driven method, while analyzing and comparing the existing problems of feed water pump, to find the Energy-saving way . thereby enhancing the efficiency of thermal power plant.
Keywords: Feed water pump,Electric driven, Steam-driven, Energy analysis
目录
1 前言 ..................................................................1
1.1 立题目的和意义....................................................1
1.2 国内外研究现状.............................. ......................1
2 给水泵组的调速方式及配置.............................. .............3
2.1 给水泵的调速方式..................................................3
2.2 给水泵的配置情况 ................................................. 3
2.3 给水泵运行情况统计 ............................................... 6
3 电动泵和汽动泵的用能分析........................................... 7
3.1电动泵和汽动泵的输出净功率 .......................................7
3.2电动泵和汽动泵的相对功效率.........................................8
4 电动泵和汽动泵计算实例................. ............................12
4.1 实验目的.........................................................12
4.2 泵的技术参数................ .....................................12
4.3 机组运行............................. ............................13
4.4 数据计算............................. ............................15
4.5 数据分析............................... ..........................21
5 锅炉给水泵的节能分析............... ................................24
5.1 热电站给水泵的调速节能...........................................24
5.2 液力联轴器调速节能...............................................26
5.3 小汽轮机调速节能...................... ..........................30
5.4 电站锅炉给水泵的其他节能措施............ .........................32
6 结论................................... ...............................36
参考文献................................................................38
致谢...................................... ..............................40
- 内容简介：
-
6: 1051989. 1989 in 105 of by . 1 V. & 26 988; 9 988 A of is is A to at is is to a in of is at EM to an of in a of b c F H I() K l Q r = S = U = r = of by EM rc ny of in x, y, z of = = of EM o = of b = = = i = at to o = at to = at = at e = 06 B. V. . of of of of 1 2. by or us 3 In u, by i) in to in to 4 5 an to -S -B 3D 6 7 in to it is of is so in be of to is a as by 8 9, on is to To 10 11 In a EM An up to of a EM 2. EM he is as is to be of 07 x 1. of is by is by vq : : - o. (1) - + + In 1) is to as ) 12. is 1. BC F, DE is of is by a of 20 of q, is in of 0 = ,N, (2) i=1 Ns in of of 1), 08 B. V. is to a (13 + + j f is is of of * = aO/an is to be A f be in Kle e + r e = 0, (4) i, j)K e is a #N, 0N, = ., a a + y + e (5) e = _ NV* dA e. (6) by he 1), of On a (1), At of q, as of as (i) i o to be of i o be as O(o s, 0 - O/( z 4 b,) of 09 o 0= Q/(Z. 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T. . On in II of of 17 (1974) 7233. A of in a of 74 (1952) 13634. D. in 98 (1976) 5925. D. of . . 102 (1980) 7286. . An . 101 (1979) 1417. Y. . of in J. 20 (1978) 1498. An of 79 (1957) 18219. . of of a 1983) 1110. B. of in a 189 (1975) 21311. B. of by 1984). 126 B. V. 2. . of by of . 93 (1971) 3513. 1975). 14. of in (1973). 15. of in 74 (1952) 473F J. 2004; 28:121912308 004 of A. to a An is to An is to an A of by in of of of on of of of an of an by by of 2004 of is in of as by of in of be it of or to be to it is to to of of it to is is in of it is 1 0031 003 2004 S. A. a to do of of by of on is in on of 1988),1994), 2001). 1985) et (1988) of of 980s, as a 1994). A of an of an It is to be a in of of an 988)1992) 1997) on of In to by be an an to a as of in et 1996; 1993; 1997). A of on of to is 1981). or in is of is in by of in to a of 1999; et 1993; 1986). A of is in is is A in of as in of 1994) in an of of be 1988) a as of as of on 1999; 2000; 1993). 1989) by an on 1999) a of a on of is 2004 J. 2004; 28:12191230S. A. of to in a is to a of on a 1986; 1984). in as of by by of is as a be to In a an of is of is a of of of . of 2004 J. 2004; 28:12191230F 221of c a, c, e, g of to of is in OP is as of at to of eis of to OP of a is of a at OP of a as a is 1993) of to be 0 tl=tl=0 tl=0 tl=t is of to as a of t tl/It is is of tht of to tl/OP OP to in to of an is to so be of a is h C0 0 to at of a as is 1988) c of in of , be of in be by of to by of on of in in 2004 J. 2004; 28:12191230S. A. of is a a be on to of , be as in a, c, e, 7) is of 1) 7) of on 8) to to to at a 8) be of 2), to on 9), of a is in of is in in et 1993). in . of is of th 2004 J. 2004; 28:12191230F 223in to to a is to of a to is is 9) be of 0), to 1 11) of on of If is to be 0; of is 00%by on of in of of a by 1986) of to . I on of at is to at to at at of is in 98C, 38C in OP of to as a it is of in in in to of is of be to in to in on in in of in to be of of is of It be 2004 J. 2004; 28:12191230S. A. of in is 9%. in to be to in . (8C) m (X (%) P (h (S ( I. of by ) X 2004 J. 2004; 28:12191230F 225by to of be on as of II of of on of in in of in to in as a of by A of I II in of of in V of 2; to by a by of 8), (9) 11). It is in is determined比较能量， 火 用 和熵平衡法分析双级循环吸收式变压器（文献翻译） 1 比较能量， 火 用 和熵平衡法分析双级循环吸收式变压器 过程 061(10062318)杨学文 概要 能量分析， 火 用 分析和熵平衡法用于分析双级溴化锂吸收式变压器水的循环。能量平衡中的能量转移组成部分用来确定能量计算。 火 用 平衡是一个用来评估 火 用 损失的方法，而熵平衡是用于验证熵产。 火 用 分析和熵平衡法的第二定律比较结果表明，他们在确定系统内的位置和相对重要性是一致的。取得的结果清楚地表明了对各个组成部分的效力的影响和不可逆性系数系统的性能。第二定律的分析提供了一个周期表现另一种观点，并提供了一个第一定律分析所不能了解的部 分。第一定律和第二定律之间的差异通过能量平衡法分析， 火 用 分析和熵平衡定量方法说明双级吸收式变压器周期和这些介绍方法的优缺点。 关键词 ： 能量， 火 用 分析，不可逆转，吸收周期 1引言 热力学第一定律普遍用于分析系统的热效率，如发电系统，加热和冷却系统，热电联产系统等发电和热管理相结合的场合。此方法分析了上述系统是指在高温 ,做功情况下比较平衡能量计算和能量存储。然而，用第一定律 (能量平衡法 )进行大量的能量比较会产生错误。由于该方法不区分热和功，但不能表明一个形式的能量可以或不可以完全转换为另一种形式的能量。例如， 功可以完全转换为热，但是不可能把所有的热量转换成有用功。 反过来说，热力学第二定律的使用，使我们能够区分在实际过程中的可再生能量和不可再生能量。第二定律分析处理了大量能量的问题。更具体地说，它是有关能源的退化过程中，熵产生，而不能做功的过程。不同于第一定律，第二定律分析确定了位置，类型和能量的消耗。用热力学第二定律在 火 用 平衡法的基础上进行热系统的分析是文献中突出的主题。文献中包含了第二定律分析热力学系统的文章和书籍，例如： 1988），1994年）， 2001年）， 1985年）和 1988）提供了一个 80年代关于 火 用 平衡分析的演化过程，近期作出杰出贡献的是 1994年的 些文献指出 火 用 平衡法提供了一个能源平衡所不能表现的周期性观点。这证明它是一个优化复杂热力系统非常有力的工具。 从一开始使用热力学第二定律， 1988）推导出了一种被称为熵平衡方法的周期计算方法，并得到了性能参数的分析方程由。类似的研究是在 1992年）和1997）进行热系统优化时得到的。相对于 火 用 平衡法 ，采用熵平衡的设计，它过比较能量， 火 用 和熵平衡法分析双级循环吸收式变压器（文献翻译） 2 程的效率可以由过程中的温度而不是环境的温度来作为决定指标。 例如，将能量， 火 用 ，和熵平衡方法都应用于采用锂 溴化物溶液为工作液的双级吸收变压器的分析。吸收系统的原理是在文献中描述，如 996 年 )， 993年 )， 1997年）。对于一个吸收过程的历史调查，特别是将先进设备应用于这一领域的做法是由 1981）开始的。吸收式制冷机或热泵通常在空间热控制方面得以应用。例如一个吸收式变压器主要用于 工业能源一体化进程，并通过减少燃料消耗余热。几项调查（ 999;993;1986）表明可以将提高的余热用做有用的能源。在一个双级循环中，余热温度提高了系统的两个时间见图 1。这个循环是由两个独立的循环组成的。高循环的吸收器组织热量散失到槽中，其蒸发器接收来自较低循环的热量。高低循环合并成一个单元，作为两个发热器。 理论上的几种决定吸收式变压器工作能力的的模型已经建成。 1994年）总结出了双级吸收式变压器比单级循 环吸收更多的热量，但它的执行效率却没有单级循环高。 1988年）开发出了一种用硫酸溶液为工作液的双级热变压器的数学模型。这些模型采用了热力学第一定律中大家熟悉的能量平衡法。一些研究人员采用 火 用 分析和第二定律的概念分析了冷却系统（ 1999; 2000; 1993）。为了研究吸收式变压器， 1989 年）提出了 火用 分析系统的最佳工作条件。 1999年）基于能量利用的图解 法，对单级吸收变压器进行了 火 用 图解分析 图 比较能量， 火 用 和熵平衡法分析双级循环吸收式变压器（文献翻译） 3 当前的工作目标是调查能量平衡， 火 用 平衡和熵平衡方法在确定影响双级吸收式变压器工作的主要因素时的应用，并提出一种让大多数读者可以理解的结果。这个 采用锂 溴化物溶液为工作液的双级吸收变压器的分析已经在 家实验室得以进行（ 1986;1984）。 2热力学分析 双级热变压器循环如图 1所示。请注意图中的状态点定义为特点的流体工作条件，它另一个点的区别就是它的温度，压力，流量 或浓度。每个系统组件被视为一个黑箱，它只有通过输入和输出和其他组件相连接。在吸收式变压器循环的执行时，热力学第一定律表明了系统的能量守恒，容易得出能量平衡式， Qa t+= Qe t+ （ 1） 其中下标 a,c和 凝器，蒸发器和发电机。吸收式变热器循环能量分析要求计算性能系数（ 这代表有多少有用能在系统中得以使用。 （ 2） 有意思的是，在同等特定条件下，一个可逆循环的 1993）给出了可逆热变压器作为三温设备的 （ 3） 相应热源的平均温度。则 （ 4） 其中是高温和平均温度之比。图 2说明了在对特定比 tl/果表明 ，因为 th加将导致热变压器性能下降，增加 tl/样由于的改变会是 最近对于节能问题的关注导致 火 用 概念的使用增加。 火 用 分析的主要目的是确定在何处以及如何发生的损失，使能源可能最有效地利用。一个纯物质 火 用 定义为 比较能量， 火 用 和熵平衡法分析双级循环吸收式变压器（文献翻译） 4 （ 5） 如因忽略势能，动能和化学影响，字母 h和 o 时的焓和熵值，二元混合溶液，如 锂 溴化物溶液的 火 用 计算是由 是由 1988）在以 的饱和状态作为参考状 态计算得到的。因此有， （ 6） 溴溶液的浓度，对于图 1中所表示的每一个吸收循环，可以通过 火 用 的应用方向和恢复来计算 火 用 损失。同时， 火 用 效率可以通过恢复 火 用 和提供的 火 用 的比来计算得到。因此， 火 用 分析可以帮助找到非理想化系统，通过它们在系统中所消耗的 火 用 来进行分类。 图 （ ，因为 th 由于熵是一个状态函数这样一个事实，第二定律才可以用于热力学系统。此方法使用熵平衡评价系统的性能。如图 1所表示的双级吸收式变压器， 热力学第二定律可以写成如下形式： （ 7） 比较能量， 火 用 和熵平衡法分析双级循环吸收式变压器（文献翻译） 5 在 标 a,c,e,收器，冷凝器，蒸发器和发电机。 请注意，对等式（ 7）右边的是所有循环步骤所产生的熵的总和。 消除方程（ 1）及（ 7）中的 （ 8） 关于方程（ 8）右边第一项是表示运行可逆热变换器所需的最低能量。第二项反映了克服不可逆性的额外热量供给 和在给定的吸收负荷下运行系统。 方程（ 8）可以结合代数与方程（ 2）得到： （ 9） 方程（ 9）右边第一项，表示在可逆操作下执行循环的限制（ 这实际上是在给定的最高运行参数所实现的最大效用。这个结果与文献（ 993）中获得的结果是一致的。不可逆原则导致了在不同给定温度下热量传输的损失，非平衡吸附，非均匀成分，压力下降等。 此外，定义了一个参数来表达了设备的性能相对于在同一终极状态下的可逆条件下的性能。参数称为效力，如下， （ 10） 方程（ 9）可以代入方程（ 10）得到， （ 11） 方程（ 11）说明了不可逆性对循环效率的影响。如果假定循环上可逆的（ ），系统的效率就是 100。因此，熵分析可以帮助找到非理想化系统，通过它们在系统中的用途来进行分类。 3结果与讨论 以溴化锂溶液为工作液的吸收式变压器的操作已由 986年在们得出了如表 1的每个点的系统状态熵值，参见图 1所示的状态。表二表示了能量和 火 用 分析双级变压器系统的结果。第二栏列出了能量法取得的结果。发电机和低级循环蒸汽器的总热量输入等于冷凝器反馈的热量，余热转移到供比较能量， 火 用 和熵平衡法分析双级循环吸收式变压器（文献翻译） 6 给混合流换热器和高循环吸收器中。请注意，余热温度在混合流换热器这提高了 19，然后在高级循环吸收器这又提高了 23。该系统的 为 可逆操作的这个数值为 外，在冷凝器的能量损失很大，但由于损失的能量质量不高所以也没有太大的关系。能量分析产生一种潜在的误导 性结论，即变压器的热效率可能主要由冷凝器热能量损失而决定这一点可以改变了。相对于能量平衡法， 火 用 平衡法检测系统中的不可逆性。这些组件根据起能量损失排在系统的第一列。第三和第四列表示不同部分 火 用 的供应和回收，第五栏列出了组件的 火 用 损失。这一结果使得我们注意对系统的运作方面应该使系统性能得到最大程度的提高。第六栏表示 火 用 效率，它被定义为每一个部分回收和提供的 火 用 的比值。 表 比较能量， 火 用 和熵平衡法分析双级循环吸收式变压器（文献翻译） 7 表 用 平衡法分析双级式变热器循环 可以看出发电机是整个系统 火 用 损失最有价值的一个部分 ，其比重约为 39。这表明，为了提高循环性能，应特别注意在设计的发电机时减少不可逆性，注意不可逆导致 火 用 损失，它同样可以看作是熵产。 表 3列出了熵平衡法分析锂 溴溶液双级吸收式变压器的结果。该表的第一列表示了不可逆性和损失发生的位置并且根据系统组件在熵产中的贡献将它们分级，第二和第三列表示不同部分的输入和输出熵值。第四列表示由于不可逆性而在实际过程中熵值的增加。最后一栏列出整个系统的熵增加的百分比熵增益的贡献。表 2和表 3的比较结果表明， 火 用 和熵方法在确定不可逆性和损失发生等级还有按照其重要性顺序排列的情况下 是一致的。 表 4列出了双级式变压器系统的关键性能参数。这些参数分别是 率，和系统的热输入。结果是由双级循环的能量分析及熵分析而得到的。注意熵值是由不可逆循环模型计算方程（方程（ 8），（ 9）和（ 11）计算得到的。据观察，所有结果是一致的。能量平衡定义输入的热量是 而熵平衡给出的是 表 比较能量， 火 用 和熵平衡法分析双级循环吸收式变压器（文献翻译） 8 表 图 图 比较能量， 火 用 和熵平衡法分析双级循环吸收式变压器（文献翻译） 9 两种方法的差距小于 1 。这证明了熵平衡法在分析和设计热变压器时是合适的。 为了证明独立部分热输入的不可逆影响，双级热变压器的热输入分布如图 3所示。可以得到，在可逆循环中使系统运行所需的最低能量为 且，也显示了克服每个不可逆部分所需要的额外热量。 图 图 4和图 5说明不可逆对每个部分的执行作用，效率和性能的影响。据观察，在可逆循环中，该系统可以实现最大的 00的效率。但是，这些值由于系统的每个组件的不可逆性分别大幅下降至 此外，每个部分的 不可逆导致了时发电机在性能衰变方面产生的影响最大。请注意，第一定律的分析计算给出了相同的的 此，由第一定律转换而来的第二定律采用熵平衡法不仅能得到相同的结果，而且在执行效率上还清楚地预测了各个组成部分由于不可逆性而产生的影响。 4. 结论 从此次研究的结果可以得出，第二定律可以帮助完成采用能量分析所不能达到的系统定位。进一步说，忽略了第二定律分析就会对第一定律的结论产生误解，即循环效率的提高依靠主要热能损失，例如目前讨论的双级热变压器系统冷凝器。 火 用 和熵平衡方法的结果比较表明他们在定位和非理想化系统的关键意义方面是一致的。在特定情况下考虑，发电机造成最大程度的 火 用 损失并且系统的熵增加，这表明了要改善比较能量， 火 用 和熵平衡法分析双级循环吸收式变压器（文献翻译） 10 这个部分而做工作。然而，要选择一个 火 用 平衡法的参考环境，有些人认为这项技术也具有挑战性。相比之下，熵平衡法则表明一个过程的效率是仪以过程中的温度而不是环境温度为决定指标的。结果显示了系统中不 可逆性存在的观点，通过这个可以提高了对系统物理过程的了解。这清楚地表明了在执行效率和系统效率上不可逆因素的影响。熵平衡法能够表示热输入总体分布和所需的额外热量并克服每个部分的不可逆转性造成的影响。 此外，还表明了 火 用 平衡法在分析双级式热变压器系统时是一个简单而有效的工具。应该提到的是一个适当的参考状态的选择是重要的，因为它包括在 火 用 计算中。因此，改变参考状态的值将导致 火 用 值的改变，但对于一个对 火 用 计算感兴趣的人来说，这种限制不应该被认为是关键。 字母命名 c =比热（ KJ/） 标注 希腊字母 行效率 a =吸收器 r=制冷剂 =效率 h=焓（ KJ/ c =冷凝器 逆 =温度比 热器 e =蒸发器 =比 火 用 （ KJ/ m=质量流量（ kg/h） g=发电机 P =压力（ h =高 Q=热量（ i = 第 S =比熵（ KJ/） 1 =低 t=温度（ K） m=中间 X =吸收质量分数（） o =参考 离心泵叶轮流量的有限元分析（文献翻译） 1 离心泵叶轮流量的有限元分析 过程 061(10062318)杨学文 B. 1 V. & 1印度理工学院机械工程系， 度； 2印度理工学院应用力学系， 度。 摘要 ：有限元法应用于三维分析通过离心泵叶轮的流动势能已经提出。拉普拉斯方程用于求解适当的边界条件。在叶片尾缘满足 方法应用于几何尺寸在理论上可用的离心泵叶轮。对于其他的离心泵叶轮，可以通 过在实验环境下不同泵速和流速下测量叶片内侧和外侧的静压分布。从有限元分析和实验数据的结果进行比较，以获得理论上的分析结果。结果表明了流速范围和调查的泵速是一致的。 字母含义 A =整和面积 W=相对速度 b =叶片宽 Z=叶片数 =压力系数 =有限元潜在跳动 F =负荷矩阵 =转速 H =扬程 =总体积 I（） =有限元功能 =潜在速度 制定 =流体密度 K =刚度矩阵 =流量系数 l =两连续叶片的弧长 =扬程系数 =形函数 n =向外单位矢量 标注 Q =流量 i=泵进口 r =矢量半径 o=泵出口 S =任何表面 1=叶轮进口 U =周向速度 2= 叶轮出口 y,x,y, 绝对速度 e =代表任何元素 =涡流绝对速度 =径向速度 离心泵叶轮流量的有限元分析（文献翻译） 2 1引言 高比转速离心泵有不同的叶轮叶片宽度。此功能限制了应用纯粹二维方法为此泵进行分析。对于不同的方法奇叶轮宽度开发了 1和 2。数控技术，例如，简化曲率法，有限差分方法已被用于为调查工作了几个准三维或三维方法。现今的三维数字技术流量分析，大都是以吴 3的方法。在吴法里，通过将流动区域划分为（ 1）轴对称中心到底面（ HS）和（ 2）叶片到叶片（ BB）间的轴对称流面来得到三维的计算结果。文章 4 5提供 了一些关于涡流分析的数字技术的介绍，均可用于 HS， B维有限元分析由于 6 ， 7等受到了欢迎。 尽管在这一领域中流量分析的方法已经有了持续的发展，很明显实验验证该流量分析是非常可取的，因此各种理论分析是合理的。从叶片的几何设计和性能的角度，从入口到出口，是一个作为叶片压力变化和泵扬程产生的指导因素。例如在 8和 9中的一些研究，用旋转的压力表测定离心泵叶轮叶片压力分布。但是，这种技术只限于低转速泵。为了克服这个困难 10和 11中用采用了橡胶密封件。 在目前 的工作，已经提出了用有限元法分析离心泵叶轮三维流动技术。一个用来测量离心泵叶片压力分布的实验装置也被制造了出来。对实验法和有限元分析法取得的结果我们进行了比较。 2公式原理 通过叶轮的流体是理想化的不可压缩无粘性流体，并且假定流动是稳定的无旋流动。 图 1 因此，流动可以完全以速度势来定义。速度势满足以下给出的拉普拉斯方程：离心泵叶轮流量的有限元分析（文献翻译） 3 上述分析中，方程（ 1）称为 足边界条件 叶轮（叶 轮）的几何尺寸由 12确定。流动分析如图 1。流动通过连续叶片的出口和入口来延续，依次为流动区域内的 个流动域是由一系列二阶等参元素离散化的（图中的 20个点）。 变量在任何元素的组合里都写做一系列节点值的组合 . 其中， 是形状函数通常表达地方坐标。 程即方程（ 1）的边界条 件可以通过下式进行简化， . 其中表示整体体积， 简化后的代数方程组可写的每个元素的矩阵形式 其中 及下标（ i,j）由下式给出 . 和 所有的简化方程都经过整理，使用通常规则和前沿技术解决问题。 界条件及其执行情况 1）有两种类型： 接近 图 1）的一个表面， 这表面的每个节点，节点的势能离心泵叶轮流量的有限元分析（文献翻译） 4 已被指定为 0。 该类型 的边界条件 （ 1）通过向内的 此，从 . 和 （ 2）在叶片表面，在任何给定点的绝对速度如下： （ 3）沿扩展表面（ 和（ 2），边界条件是周期性的，其中流动特性必须重复。任何一点 2的势能必须不同于相应延伸面那点的固定值（称为势能波动）。这一条件限制了在周期边界上的速度矢量和其他流动特性的连续。 入口处的势能波动 1由输入程序数据 给定（通常为 0 ），而出口出的势能波动由程序计算出来。实际上叶片出口的势能波动会沿叶轮宽度方向产生一系列的变化。因此为了确保出口叶片的光滑， 2应该由沿叶轮宽度方向的叶片边缘的每一个点确定。这个复杂的计算结果需要反复地计算一系列 2才能获得，但这个计算是行不通的。实际上，我们用如图 2所表示的叶片边缘的一系列点的计算来代替。 由于拉普拉斯方程 是线性的，参照本问题，一般对的解决方案在文献 14内可以找到。 其中 21 22。 2k 是在叶轮宽度方向通过叶片边缘的 图 2） 。其中， 与流动速度（ Q）保持一致。角速度为（），入口处的势能波动（ 1 ）取特定值， 21 22。 2。 1 2， .是液体单元，同时 Q= = 1=0， 21 21 22。 2k 2。 2，而剩下的 2i s 是 0。通常为液体，等式（ 9）中，满足拉普拉斯边界条件，必须每个液体单元都满足拉普拉斯方程。 离心泵叶轮流量的有限元分析（文献翻译） 5 图 从等式（ 9）中显然可以 2叶片边缘的 K+ 1）个液体单元叠加后获得最后的液体。 2K+1）个单元是光滑的。然后，计算出的 2K+1）个单元还有最后的才能获得。最后用来计算流速和叶轮通道内的压力范围。 2算结果被分为通过叶片边缘和相同平面内的两个点，它们必须数量级相当。联系到图 2。让我们来分别考虑 11,12， 此 2 其中 11和 12和 9）转换为速度势的形式如下 类似地， 此，方程（ 10）可以表示为 公式（ 11）和（ 12）将最终体现通过叶片边缘和表面的一组节点：离心泵叶轮流量的有限元分析（文献翻译） 6 其中 是通过对叶片边缘点的线性近似所计算得到的。例如，在节点 2），在 其中 其他叶片边缘的点可以参照类似方程（ 13）的方法写出。可因此，方程（ 13）写的所有结点均可描述叶片边缘 些非线性方程组已经采用牛顿法获得 2i。 为实施周期边界条件，它要求如果节点 1或 j是相应的点是 那么当 4）的时候，它就要用 J+ 1或 J+ 2来替换。执行标准程序是： （ 1）节点 和 j在 阵中要给出相同的节点数量。 （ 2） 的作用要被加到 中在 当获得的参数的时候 ,y, 同理有， 离心泵叶轮流量的有限元分析（文献翻译） 7 每个结点计算的绝对速度可以用来计算其他的流量参数。 离心泵叶轮的流动分析结果如第 4节中的图 1所示。 3离心泵叶轮的受压 分析实验 为了通过有限元分析法得到无粘性流动的准确结果，我们做了一个在不同操作条件下测量离心泵叶轮的静压分布的实验。实验结果和有限元分析的结果进行了比较。 验装置 图 3是实验设置示意图。离心泵通过变速直流电机驱动从水池抽水，高度略低于泵基地，泵的抽水量可以通过运送管道里安装的孔板流量计测量。由水泵产生的扬程是由两个螺纹连接的水银压力计测量，一个在吸入口，一个在交付管。在实验期间，水池里的水位尽可能地高以消除上面的空气。马达和泵的连接采用一个灵活的耦合空心轴。泵进行了改进以方便测量叶轮通道内的压力值 。原来的轴改为一孔，使油管的压力可以通过它。其次，原来的叶轮取而代之的是一个有压力孔的叶轮。已选定的实验叶轮在文章中称为叶轮。泵原来的由高分子材料做成的叶轮是闭式叶轮并且带有 6个叶片。当前的叶轮将会被一个具有相同尺寸的叶轮代替，它拥有为压力测量方便所开的压力孔。 图 离心泵叶轮流量的有限元分析（文献翻译） 8 纤维增强塑料（ 选为新叶轮的制造材料。新叶轮的浇注采用原来叶轮的模具。浇注前， 3毫米铜导管被放置在模具内预先确定的地点。各种压力孔的位置如图 4所示。通过叶轮空心轴的铜导管（ 27号）如图 3的捆绑式。 图 4. 叶轮上压力分布探头 每根管被在弹性连轴器泵测的径向空心轴带出。在弹性连轴器的另一边，三个套管通过空心轴连接三个压力传输设备（ 因此，在任何特定时间三个管子都可以通过连轴器外的管套连接到压力传输设备。其余的这种管子被塑料盖子关闭。每个压力传输设备都被自动阀分成三个空间。来自叶轮的压力管通向中间室（室），中间室的一边连接到一个 力表的另一脚连接到压力泵的吸入口（图 3）。因此，在叶轮通道的压力就可以通过在泵吸入口的压力的基础上而测得了。其他两个室（室 +室）在压力测量室的两边。冷却水通 过外面的室连续不断地循环。这种结构类型有两方面的帮助。水保持了密封环的冷却，并且密封环可以更有效地阻隔外部空气，使压力室滴水不漏。 我们必须明确，通过压力传输设备的压力是室内的压力，而不是叶轮表面的实际压力。但是，这两个压力可以通过一个简单的关系联系起来（假设内部的水是静止的）： 其中 力管道内的实际压力 力表读数 r=压力管道直径 离心泵叶轮流量的有限元分析（文献翻译） 9 叶轮流道内压力管的压力，是在不同流量和转速下通过上述的方法测得的。 上述。类似地叶轮（），叶片的压力分布叶片可以通过有 限元法计算得到。计算结果和实验获得的压力分布进行了比较。 4结果和讨论 叶轮的结果 图 分钟转速 = 1200和流量 0 通过叶轮的相对速度为 12000似设计流量）如图 5。那个适当尺寸的箭头，表示了在 轮吸入表面的相对速度比压力表面要高，这归因于流道内的压力循环。它指出，在和周围的叶片表面的压力之间半径比（ r1/ 向流动发生，并且形成涡流。 15指 出，对于给定的叶轮，涡的大小取决于相对流速的大小和叶轮的末端速度。如果流量为零，涡流就会占用叶片间的通道，同时他的“旋转速度”会随着叶轮末端速度的增加而增加。由于流量的增加（对于给定叶轮末端速度），涡流会逐渐减小直到消失。涡流消失时流量的增加取决于叶轮末端速度的增加。在叶轮末端的压力面和吸入面，相对速度在数值上基本相等，这是在 是，满足仍可用于本研究。 图 6是在三个不同流量下叶片表面的相对速度分布。这里的相 对速度的大小已绘制成非三维半径的非三维形式。对于压力面流量为 这一特定区域，涡流的形成比叶轮的其他流动通道更早。 离心泵叶轮流量的有限元分析（文献翻译） 10 图 1200 在图 5中，对于一个 涡几乎占据整个叶轮流道。然而当流量为 在转速为 1200所示。结果被表示为非三维形式的扬程（）和流量（） 其中 是在叶轮出口处的平均叶轮宽度 处的平均径向流速 。 和曲线和任意的后弯式离心泵叶轮的曲线是相似的。为了得到二维分析的近似数值，我们将二维和三维分析的结果进行比较。显然在二维分析中叶片宽度的变化是受限制的。因此，在二维分析中叶轮宽度需假定不变。以下情况供考虑： 离心泵叶轮流量的有限元分析（文献翻译） 11 图 1200 (a)叶片宽度（ b） =b1(b)b=b1+&b=和的特性从二维分析中获得，通过考虑三种情况并和三维分析的结果比较得出，如图 7。以上四种分析方法所得到的扬程受上面提到的低速假定的影响很小。然而，随着流量的增加，曲线逐渐偏离。 对于宽度较小的叶片，随着流量的增加，径向速度减小。这导致了涡流速度的降低，从而使产生的扬程减小。所以，在任何给定流量下， b=b=且可以看到，用 b=表明叶片出口宽度比进口宽度对和曲线的影
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