試論離心泵現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法研究和工程實(shí)現(xiàn)

王　凱（遼寧省葫蘆島市海威工程建設(shè)監(jiān)理有限公司,遼寧　葫蘆島　125000）

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試論離心泵現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法研究和工程實(shí)現(xiàn)

王凱
（遼寧省葫蘆島市海威工程建設(shè)監(jiān)理有限公司,遼寧葫蘆島125000）

摘 要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，離心泵在許多的行業(yè)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，而且許多的行業(yè)當(dāng)前對(duì)于離心泵的設(shè)計(jì)也提出了更高的要求，因此對(duì)離心泵現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法及其工程實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究是非常有必要的。本文以離心泵設(shè)計(jì)方法為研究對(duì)象，基于現(xiàn)代的設(shè)計(jì)理論，對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了一定的改進(jìn)，以期能夠?yàn)閮?yōu)化離心泵的設(shè)計(jì)提供一些參考。

關(guān)鍵詞：離心泵；現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法；工程實(shí)現(xiàn)

1　離心泵概述

所謂泵，實(shí)質(zhì)上是一種流體機(jī)械，通過這種流體機(jī)械，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械能向動(dòng)能和壓力能的轉(zhuǎn)換，并且這種動(dòng)能和壓力能是以被輸送流體作為載體的，簡(jiǎn)而言之，泵就是一種流體機(jī)械，能夠?yàn)檩斔偷牧黧w提供能量。泵在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中具有的作用，具有廣泛地應(yīng)用范圍，很多機(jī)械設(shè)備中都使用到了泵。例如，在化工和石油企業(yè)中，他們生產(chǎn)過程中需要使用的原料、生產(chǎn)出的半產(chǎn)品和產(chǎn)成品多是以液體形式存在的。在生產(chǎn)過程中需要經(jīng)過復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)節(jié)才能變成最終的產(chǎn)生品，而這些液體在不同環(huán)節(jié)之間的流轉(zhuǎn)就需要使用到泵。通過泵，可以輸送液體，還可以提供化學(xué)反應(yīng)的壓力流量。除了運(yùn)輸流體以往，泵還具有調(diào)節(jié)溫度的作用，很多機(jī)械設(shè)備都利用了泵的這一功能特點(diǎn)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，泵也是具有廣泛地應(yīng)用范圍的。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中需要灌溉技術(shù)，而灌溉技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要使用到排灌機(jī)械，這些排灌機(jī)械就是利用泵提供動(dòng)力的。我國(guó)農(nóng)業(yè)種植面積非常大，使用泵的概率也是非常高的。在采礦業(yè)和冶金業(yè)中，泵也有較高的使用頻率。例如，在進(jìn)行煤炭開采的過程中，需要使用泵進(jìn)行排水。在選礦、冶煉的過程中需要用泵來供水。在電力部門中，泵也是一種不可或缺的設(shè)備，在電熱廠中，有鍋爐給水泵、循環(huán)水泵、冷凝水泵、灰渣泵等等。在核電站中，泵就顯得更為重要，因?yàn)楹穗娬拘枰酥鞅?、二?jí)泵、三級(jí)泵。在國(guó)防建設(shè)以及船舶制造工業(yè)中，也都需要使用到大量的泵，所以可見泵在我國(guó)的生活生產(chǎn)活動(dòng)中的應(yīng)用是十分廣泛的，泵的質(zhì)量和功能往往影響著生產(chǎn)活動(dòng)的效率，所以必須要對(duì)其設(shè)計(jì)方法進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，使得其設(shè)計(jì)與當(dāng)代生產(chǎn)力的發(fā)展相適應(yīng)。

2　離心泵的工作原理

在物理學(xué)中有關(guān)于離心運(yùn)動(dòng)的介紹，所謂的離心運(yùn)動(dòng)就是指一個(gè)物體圍繞一個(gè)軸心做圓周運(yùn)動(dòng)。在物體圍繞軸心做圓周運(yùn)動(dòng)的過程中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)中心的力，即為離心力。離心泵所利用的就是這種離心力，正是因?yàn)橛羞@種離心力的存在，離心泵才能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。就比如說水泵，水泵的運(yùn)動(dòng)主要是依靠動(dòng)力機(jī)提供的動(dòng)力。在水泵中有一個(gè)葉輪，當(dāng)給葉輪提供動(dòng)力以后，葉輪會(huì)高速旋轉(zhuǎn)，這樣就會(huì)給水泵中的液體一個(gè)離心力，從而使得液體會(huì)向四周分散出去，而這些分散出去的液體本身是帶有巨大能量的，這些液體所帶有的能量全部匯集在水泵中。當(dāng)水泵中過流面積不斷增大時(shí)，速度就會(huì)逐漸降低，使得其內(nèi)部的壓力增大，液體就會(huì)被排出到泵體外面。在葉輪的進(jìn)口處會(huì)形成低壓區(qū)，并產(chǎn)生壓力差。泵體外面的液體受到壓力差的影響會(huì)重新回到葉輪內(nèi)，完成一次輸送液體的任務(wù)。在離心泵中，泵的揚(yáng)程和泵內(nèi)產(chǎn)生的離心力大小有直接的關(guān)系，而離心力和泵的轉(zhuǎn)速、葉輪半徑有關(guān)。泵的轉(zhuǎn)速越大，離心力越大。葉輪半徑越大，離心力越大。當(dāng)離心力增大時(shí)，泵的揚(yáng)程也會(huì)增大。相反，如果離心力變小，則泵的揚(yáng)程也會(huì)變小。由此可見，離心泵是一種動(dòng)力泵。

3　離心泵的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法研究

3.1離心泵的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

在傳統(tǒng)的離心泵設(shè)計(jì)中，所采用的基本上都是相似換算法和速度系數(shù)法，同時(shí)再對(duì)水力模型加以結(jié)合，使得這兩種設(shè)計(jì)方法在離心泵的設(shè)計(jì)中發(fā)揮著十分重要的作用。而且這兩種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法也比較易于掌握，設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤的可能性比較小，準(zhǔn)確度比較穩(wěn)定。但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，這兩種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法逐漸暴露出一些問題。首先，相似換算法必須要建立起一個(gè)全面的水力模型庫(kù)，只有在建立起水力模型庫(kù)的基礎(chǔ)上，才能夠很好的應(yīng)用這一方法。但是傳統(tǒng)的水力模型庫(kù)往往又有著很強(qiáng)的局限性，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的水力模型庫(kù)并沒有對(duì)汽蝕性能加以考慮。其次，我國(guó)的速度系數(shù)法技術(shù)相比于國(guó)際上來說還十分的落后，在設(shè)計(jì)的過程中總是會(huì)存在離心泵性能曲線形狀設(shè)計(jì)不合理的現(xiàn)象。最后，在設(shè)計(jì)的過程中容易忽視離心泵過載設(shè)計(jì)。主要是設(shè)計(jì)人員對(duì)無過載的認(rèn)識(shí)還不夠深入。而且傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法對(duì)于型式試驗(yàn)的依賴程度非常之高，但是型式試驗(yàn)的工作量非常之大，開展起來較為費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

3.2CFD技術(shù)在離心泵設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，CFD計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)誕生了，它給現(xiàn)代離心泵設(shè)計(jì)方法的革新提供了新的思路，對(duì)于探索離心泵內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律以及提高離心泵設(shè)計(jì)方法的先進(jìn)性具有重要作用。但就目前的情況來看，如何將CFD技術(shù)應(yīng)用于離心泵設(shè)計(jì)之中，仍然是一個(gè)值得探討的問題。但是我們不可否認(rèn)的是現(xiàn)代的離心泵設(shè)計(jì)方法必然是要使用到計(jì)算機(jī)技術(shù)和CFD技術(shù)。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以解決離心泵內(nèi)部設(shè)計(jì)過程中存在的問題，通過CFD技術(shù)可以掌握離心泵內(nèi)部流動(dòng)的客觀規(guī)律。通過將CFD技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起使用，可以達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。如果在現(xiàn)代的離心泵設(shè)計(jì)方法中，不應(yīng)用CFD技術(shù)則很難進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。此外，在完成離心泵設(shè)計(jì)以后還要進(jìn)行試驗(yàn)，只要試驗(yàn)合格以后，才能夠獲得最為真實(shí)和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，從而幫助優(yōu)化離心泵的設(shè)計(jì)。通過對(duì)CFD技術(shù)的利用，可以更進(jìn)一步的對(duì)離心泵內(nèi)部流動(dòng)的情況進(jìn)行模擬，從而趨近于真實(shí)的系統(tǒng)。但是僅僅依靠CFD技術(shù)仍然不能夠完成對(duì)離心泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)，因此還必須要結(jié)合傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，將CFD技術(shù)、傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和試驗(yàn)手段三者進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)離心泵的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)。

4　結(jié)語

正是由于離心泵在我們的生產(chǎn)生活中有著不可替代的作用，所以必須要對(duì)離心泵的設(shè)計(jì)方法引起足夠的重視，通過對(duì)離心泵設(shè)計(jì)方法的優(yōu)化，從而提升離心泵的性能，使得離心泵能夠更好的在生產(chǎn)活動(dòng)中發(fā)揮作用。

參考文獻(xiàn):

[1]王勇,劉厚林,袁壽其等.離心泵內(nèi)部空化特性的CFD模擬[J].排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào),2011,29(02):99-103.

[2]蘇永生,王永生,段向陽等.離心泵空化試驗(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2010,41(03):77-80.

[3]趙偉國(guó),盛建萍,楊軍虎等.基于CFD的離心泵優(yōu)化設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2015,(21):125-131.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.242