大型矿用潜水泵高扬程与高效率的研究

发布时间：2017-10-25 17:12

  本文关键词：大型矿用潜水泵高扬程与高效率的研究

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【摘要】：矿用潜水泵是井下排水系统的重要设备之一,通常用于矿井中心泵房的排水和发生水灾的抢险排水。它由电机的机械能经叶轮转化为流体的动能,再通过导叶转化为液压能,最终将流体排出的连续流体装置。其性能的好坏直接影响井下排水能力与效率,在很大程度上降低矿井发生水灾的概率,可为抢救井下作业人员生命争取宝贵时间。而扬程与效率是衡量大型矿用潜水泵的重要技术性能指标,如何提高泵的扬程与效率,一直是采矿工业安全高效发展的关注的重点。随着井下煤矿开采巷道的越发深入和节能减耗技术的推广,大型矿用潜水泵高扬程与高效率的研究具有极高应用价值和社会效益。基于对大型矿用潜水泵结构特点、工作原理及输送流体流动特性分析与研究,运用流体力学理论,建立影响泵扬程与效率的理论计算数学模型,得出提高泵实际扬程主要途径即提高泵效率的技术性结论,提出“优化高扬程与高效率”的设计理念。综合分析了影响泵效率的机械损失、水力损失和容积损失,给出了降低潜水泵能量损耗、提高泵效率的最有效方法为优化叶轮结构。基于现有的三维建模和数值模拟软件及泵性能试验设备加以验证与修正,为所建立理论提供支持。经实例验证结果表明：改进后的叶轮结构设计更加合理可行,可靠性更高,有效地提高了泵扬程与效率,其使用性能的各项技术指标均有效地满足了我国煤矿井下使用要求。本课题研究可为我国矿用大型潜水泵的研究奠定了一定的理论基础,为加速该泵的推广应用及国际市场的竞争力具有极高的经济价值和社会价值。
【关键词】：矿用 潜水泵 高扬程 高效率 叶轮 优化
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD442.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 引言14-16
• 1 绪论16-26
• 1.1 课题来源16-17
• 1.2 课题研究背景17-18
• 1.3 矿用潜水泵的国内外研究现状18-23
• 1.3.1 国外潜水泵研究现状18-21
• 1.3.2 国内潜水泵研究现状21-23
• 1.4 课题主要研究内容及研究意义23-25
• 1.4.1 课题主要研究内容23-24
• 1.4.2 课题研究意义24-25
• 1.5 本章小结25-26
• 2 大型矿用潜水泵扬程数学模型建立26-38
• 2.1 矿用潜水泵结构与原理简介26-28
• 2.1.1 潜水泵结构简介26-27
• 2.1.2 矿用潜水泵工作原理27-28
• 2.2 泵扬程的计算数学模型建立28-33
• 2.2.1 泵理论扬程29-32
• 2.2.2 泵理论扬程修正32-33
• 2.2.3 泵实际扬程33
• 2.3 潜水泵性能试验33-37
• 2.3.1 试验设备简介34-36
• 2.3.2 试验结果及分析36-37
• 2.4 本章小结37-38
• 3 大型矿用潜水泵效率研究38-52
• 3.1 泵机械损失分析与计算38-39
• 3.1.1 泵机械损失38-39
• 3.1.2 泵机械效率39
• 3.2 泵水力损失分析与计算39-46
• 3.2.1 泵入口水力损失40
• 3.2.2 叶轮水力损失40-42
• 3.2.3 导叶水力损失42-43
• 3.2.4 泵总水力损失43
• 3.2.5 泵水力损失修正系数43-46
• 3.2.6 泵水力效率46
• 3.3 泵容积损失分析与计算46-49
• 3.3.1 单级叶轮密封环处的泄漏量46-48
• 3.3.2 泵级间泄漏损失48-49
• 3.3.3 泵容积效率49
• 3.4 降低泵能量损失的方法49-50
• 3.4.1 优化叶轮结构49-50
• 3.4.2 提高叶轮流道表面精度50
• 3.5 本章小结50-52
• 4 过流部件叶轮结构设计与数值模拟52-70
• 4.1 叶轮结构设计52-58
• 4.1.1 确定叶轮结构的主要参数52-56
• 4.1.2 绘制叶轮木模图56-58
• 4.2 基于SolidWorks的叶轮三维模型建立58-61
• 4.3 基于CFD叶轮内部流场数值模拟61-67
• 4.3.1 CFD软件简介61-62
• 4.3.2 建立计算区域模型62-63
• 4.3.3 基于ICEM-CFD网格划分63-65
• 4.3.4 求解过程65
• 4.3.5 数值模拟及结果分析65-67
• 4.4 泵性能试验验证67-69
• 4.5 本章小结69-70
• 5 总结与展望70-72
• 5.1 总结70
• 5.2 展望70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-78
• 作者简介及读研期间主要科研成果78

【参考文献】

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本文编号：1094681