泵是一種廣泛應用于眾多領域的通用機械,據(jù)資料統(tǒng)計表明我國工業(yè)總用電量的20.9%是由各類泵產(chǎn)品所消耗。由于受制造業(yè)的技術平臺與泵設計水平的限制,我國泵效率與發(fā)達國家有較大差距,約低10%[1],且較多泵在實際應用過程中處于偏工況運行,因此研究節(jié)能優(yōu)化泵類產(chǎn)品十分有意義。

泵節(jié)能技術主要途徑是提高運行控制水平和水力性能。為采用三維數(shù)值模擬D450??60??7型多級離心泵優(yōu)化設計前后泵內(nèi)流場規(guī)律,本文應用計算流體力學商用軟件Flunet6.3.26,通過采集和分析影響泵效率的泵內(nèi)速度和壓力分布因素,并對比研究了計算數(shù)據(jù)與現(xiàn)場采集實測數(shù)據(jù),為改型優(yōu)化葉輪提供了數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù),為分析評價節(jié)能優(yōu)化效果奠定了基礎.

1.構(gòu)建模型 1.1??建立物理模型與網(wǎng)格剖分 以D450??60??7型的脫碳多級離心泵為例。該多級泵為7級泵單元,葉輪葉片7片,導葉葉片8片,泵流量410m3/h,總揚程3.4MPa,泵轉(zhuǎn)速比重現(xiàn)單位為1480r/min,電機配用功率850kW,泵送物質(zhì)碳酸丙烯酯比重1.1198。優(yōu)化設計將原葉片改為全三元高效葉片,保持原工況與葉輪安裝尺寸,在導葉和泵體尺寸不變工況下要求將該多級泵的實際運行效率由60.4%提高為77.5%。每臺機組每小時節(jié)電147.5kW,每年按330d計節(jié)電116.82kW h,以0.3565元/(kW h)的電費計算,每年節(jié)約電費約40萬元。 首級葉輪與5個次級葉輪不同,末級葉輪與次級葉輪相同,本文選取次級葉輪作為研究對象,應用SolidWorks軟件構(gòu)建節(jié)能優(yōu)化前后泵體和導葉模型,并使用Fluent的前處理軟件Gambit剖分模型網(wǎng)格。針對復雜三維模型與計算區(qū)域的形狀,選擇適應范圍較廣泛的完全非結(jié)構(gòu)的四面體網(wǎng)格單元(TGrid)[3] 進行網(wǎng)格剖分(圖1)。優(yōu)化前葉輪和導葉共計624228個網(wǎng)格單元,其中導葉276031個,葉輪348197個;優(yōu)化后葉輪和導葉共計598016個網(wǎng)格單元,其中導葉276031個,葉輪321985個。對兩模型進行網(wǎng)格等角斜率和等尺寸斜率檢查結(jié)果均小于0.85,網(wǎng)格質(zhì)量滿足精確計算要求。