第1章緒論

1.1課題研究背景及意義
由于輸送介質(zhì)的特殊性，如：含固體顆粒介質(zhì)、易凝固介質(zhì)、強(qiáng)溶劑性介質(zhì)、劇毒介質(zhì)、高粘度介質(zhì)，以及使用條件的惡劣性，如：輸送高溫介質(zhì)（最高可達(dá)34(rc左右）；輸送低溫介質(zhì)（最低可達(dá)零下132°C);系統(tǒng)壓力高，最高可達(dá)幾十兆帕；低NPSH，最低僅為0.5m左右；流量大，最高可達(dá)每小時(shí)幾千立方米；小流量高揚(yáng)程等。同時(shí)對(duì)它的技術(shù)要求高，石油化工泵在生產(chǎn)裝置的重要性，決定了石油化工菜的技術(shù)要求較嚴(yán)格[1]。圖1.1為常見的一種石油化工離心菜。這些運(yùn)行環(huán)境和條件都要求石油化工泵的設(shè)計(jì)滿足流量和揚(yáng)程及效率的情況下還要防泄漏等。這就對(duì)泵的設(shè)計(jì)帶來了新的挑戰(zhàn)。在這些眾多被關(guān)注的問題中，無泄漏泵技術(shù)以其卓越的零泄漏、零污染性能，已漸成當(dāng)今石化用菜的主流，從而極大地促進(jìn)石油和化工行業(yè)的節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)。

1.2石油化工泉研究現(xiàn)狀
國(guó)產(chǎn)的石油化工粟大概經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：第一階段是上世紀(jì)中葉，沈陽水栗廠制造了第一代流程栗和耐腐蝕泵；第二階段是上世紀(jì)60年代中期，沈陽水泉廠和沈陽水泉研究所聯(lián)合設(shè)計(jì)和開發(fā)了第二代流程粟和耐腐蝕粟，但在設(shè)計(jì)和制造技術(shù)上與國(guó)外相比還有一定差距；第三階段是上世紀(jì)80年代以后，國(guó)產(chǎn)石油化工業(yè)行業(yè)的整體快速發(fā)展，對(duì)泵也有了更高的要求，這時(shí)菜行業(yè)聯(lián)合開發(fā)了我國(guó)第三代化工流程泵一IH泵，它成為我國(guó)目前主導(dǎo)的一種化工流程菜[2]。國(guó)外石油化工泉的制造廠主要有日本桂原公司、德國(guó)KSB公司、瑞士蘇爾壽公司和美國(guó)高斯公司等。從上世紀(jì)80年代以后，國(guó)內(nèi)泵行業(yè)從國(guó)外引進(jìn)了一系列具有世界先進(jìn)水平的化工菜，但在全系列的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)上存在著一定的差距[3]。這些差距主要是：粟的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度低；可靠性的研宄不足；菜效率相對(duì)偏低。因此仍有不少化工流程泵不得不依靠進(jìn)口。
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第2章石油化工離心粟模型建立、網(wǎng)格劃分

2.1石油化工離心泉結(jié)構(gòu)
以增加液體的動(dòng)能和靜壓能(主要增加靜壓能)，葉輪有三種形式，分別為幵式、半閉式和閉式，開式葉輪的葉片兩側(cè)無蓋板，清洗方便、制造簡(jiǎn)單，多用于輸送含有較多懸浮物的物料，效率不高，輸送的液體壓力較低；半閉式葉輪在吸入口一側(cè)有蓋板，在另一側(cè)無蓋板，常用于輸送含有顆�；蛞壮恋淼奈锪希�效率也不高；閉式葉輪有前后蓋板分別在葉片兩側(cè)，效率好，適用于輸送不含雜質(zhì)的清潔液體。一般的離心菜葉輪多為閉式葉輪[66]。

2.2石油化工離心粟模型建立
IHF70-65-60型石油化工離心泵主要應(yīng)用于石油、化工、合成纖維、化肥、電站、冶金、食品及醫(yī)藥等工業(yè)部門，并且在輸送介質(zhì)為低溫或高溫的液體、清潔或含有顆粒的液體、中性或腐燭性液體時(shí)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，性能穩(wěn)定，文中針對(duì)IHF70-65-60型石油化工離心泵進(jìn)行了模型泵的建立及數(shù)值模擬，探究了其機(jī)械密封的可靠性和它的運(yùn)行性能。圖2.2是IHF70-65-60型石油化工離心泵外形圖。
采用柱坐標(biāo)系來建模整個(gè)形體。定Z軸為葉輪的軸線，圓周方向?yàn)?角，基準(zhǔn)點(diǎn)通過葉片上點(diǎn)到軸線的距離r來建立，然后將這些點(diǎn)依次連起來，工作面背面型線就能得到。使用插入基準(zhǔn)曲線命令，選擇剛剛建立的系列點(diǎn)中的任意起始點(diǎn)；運(yùn)用創(chuàng)建邊界圖元命令草繪剛剛建立的曲線，對(duì)草繪進(jìn)行拉伸；葉輪軸面投影圖是根據(jù)水力圖繪制得到的；以葉輪軸面投影圖為根據(jù)，旋轉(zhuǎn)切除所拉伸葉片。圖2.4為IHF70-65-60型石油化工離心粟葉片模型。

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第3章石油化工離心泵流動(dòng)理論分析 ..........16
3.1石油化工離心泵的工作原理 ........16
第4章石油化工離心泵內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值分析....... 24
4.1數(shù)值計(jì)算方法及邊界條件的確定.......... 24
4. 1. 1數(shù)值計(jì)算方法 24
第5章結(jié)論與展望........... 50
5.1主要研究結(jié)論............ 50
5.2 展望 .........50

第4章石油化工離心栗內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值分析

4.1數(shù)值計(jì)算方法及邊界條件的確定
Fluent軟件在對(duì)IHF70-65-60型石油化工離心栗進(jìn)行三維定常端流計(jì)算時(shí)，將葉輪確定在空間某一固定位置，采用多重坐標(biāo)系模型(Multiple Reference Frame Model)進(jìn)行計(jì)算，即將全流道的流體劃分為進(jìn)口段、葉輪和鍋殼三個(gè)計(jì)算區(qū)域[65?71]。IHF70-65-60型石油化工離心栗轉(zhuǎn)速為2900rpm左右，轉(zhuǎn)速較高，易出現(xiàn)強(qiáng)旋度以及旋轉(zhuǎn)剪切流等現(xiàn)象；同時(shí)RNGk-s模型計(jì)算過程中考慮了旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，對(duì)強(qiáng)旋轉(zhuǎn)流動(dòng)計(jì)算的精度較高，故釆用RNGk-s模型，它是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的k-f模型的一種修正形式。

4.2定常數(shù)值模擬結(jié)果
 下面介紹mF70-65-60型石油化工離心菜在設(shè)計(jì)工況下且以清水為介質(zhì)的數(shù)值模擬得到的性能和內(nèi)流場(chǎng)特征。下面是IHF70-65-60型石油化工離心栗在設(shè)計(jì)工況下數(shù)值計(jì)算結(jié)果，其中，0為設(shè)計(jì)流量，通過數(shù)值模擬，得出IHF70-65-60型石油化工離心栗在設(shè)計(jì)工況下流動(dòng)特性，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析。

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第5章結(jié)論與展望

5.1主要研宄結(jié)論
本文利用CFD軟件對(duì)IHF70-65-60型石油化工離心泵的全流道進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，就其定常和非定常內(nèi)流場(chǎng)的變化及石油化工泵機(jī)械密封做了分析。其論文中得出的主要結(jié)論如下：1)由內(nèi)流場(chǎng)定常變化可知，流體進(jìn)入葉輪后，經(jīng)葉輪做功，流體獲得壓能和動(dòng)能都有不同程度的增加，其中，壓能增加最快，最后經(jīng)蝸殼的引流，流體獲得能量，流出蝸殼，即流體獲得揚(yáng)程，且通過計(jì)算，揚(yáng)程達(dá)到了該泵的額定揚(yáng)程；2)由非定常內(nèi)流場(chǎng)的變化可知，在流動(dòng)還沒有穩(wěn)定時(shí)，泵受到的載荷最大，此時(shí)，流動(dòng)也較紊亂，不利于泵對(duì)流體的能量傳遞，當(dāng)流動(dòng)穩(wěn)定時(shí)，流場(chǎng)的壓強(qiáng)梯度和速度梯度跨度減小，壓強(qiáng)和速度分布均勻，回流等不利于泵做功的因素降低，這也說明了該泵在設(shè)計(jì)工況下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)各項(xiàng)參數(shù)最佳。

5.2展望
石油化工泵由于輸送介質(zhì)的特殊性，介質(zhì)對(duì)泵的運(yùn)行影響很大，如何保證其高效又能安全運(yùn)行一直以來是泵行業(yè)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，本文只是借助FLUENT軟件做了一些探宄，很多方面仍值得進(jìn)一步研究與總結(jié)，如：1)由于石油介質(zhì)的多變性，文中只是以清水進(jìn)行了數(shù)值模擬，介質(zhì)的變化肯定會(huì)對(duì)IHF70-65-60型石油化工離心泵各方面運(yùn)行有一定的影響，當(dāng)介質(zhì)為石油化工原料時(shí)，該泵的工作能力，還得在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)一步研宄和分析；2)文中重點(diǎn)研究了該泵的內(nèi)流場(chǎng)的特性，除了介質(zhì)對(duì)泵實(shí)際運(yùn)行性能的影響外，由于石油化工原料大多具有腐蝕性和有毒性，以及溫度對(duì)材料的影響，要保證的石油化工離心泵長(zhǎng)久安全穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)際中還必須考慮材料性能的影響。

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參考文獻(xiàn)（略）