对防止汽油罐车接卸中汽化阻碍设计理论的修正意见

本文作者通过对铁路轻油罐车接卸中的汽化阻碍问题的调研,指出该问题的设计理论与实际相比是有偏差的。文章从油品的汽化特点和汽化阻碍的形成条件对理论与实际的偏差进行机理上的分析和解释,进而对设计理论提出修正意见。夏天气温高,汽油的蒸汽压也高,在接卸铁路汽油罐车的过程中常因油品汽化而在管路中发生汽阻或在离心泵中发生汽蚀,使卸油中断。汽化阻碍——汽阻和汽蚀一直是油库技术上的一大难题,至今还没有一个妥善的解决办法。防止汽油罐车接卸系统的汽化阻碍是工艺设计中的一个重要问题。油库工艺设计方面的教科书、设计手册和技术资料都有关于这一问题的设计理论的论述。按理说,根据有关的设计理论经过精心设计的卸油系统是不应该发生汽阻和汽蚀的。但事实却不然,根据我们对分布于我国南北的七个城市油库的调查,汽阻和汽蚀问题相当普遍。设计理论的正确与否应由实践来检验。本文就这一问题提出几点看法。     

引射吸水室对离心泵性能的影响

以IS100-80-160离心泵为模型载体,提出一种引射吸水室离心泵。基于RNG k-ε湍流模型对不同引射参数下离心泵内部流场进行数值模拟,研究引射口直径和引射角度对离心泵汽蚀及水力性能的综合影响,并对数值计算模型进行实验验证。研究结果表明:在设计工况下,随着引射口直径的增大,泵汽蚀余量先减小后增大,扬程和效率略有下降;当引射口直径为3 mm时,引射吸水室的增压效果最好,泵汽蚀性能最佳;随着引射角度的增大,泵汽蚀余量逐渐增大,扬程和效率略微下降,合理的引射角度为15°~30°;实验与数值模拟结果的变化趋势相吻合,验证了数值模拟的准确性。     

引射吸水室离心泵的数值模拟与实验

为了提高离心泵的汽蚀性能,基于喷射原理,以IS100-80-160离心泵为研究对象,通过设计不同喷射管数及引流管径的引射吸水室,采用RNG k-ε湍流模型对离心泵内部流场进行数值模拟。为了验证数值计算结果的准确性,通过离心泵闭式性能实验台对带有不同引射吸水室结构的模型泵进行性能实验。研究结果表明:随着喷射管数的增多,泵汽蚀余量先减小后增大,扬程和效率略有下降,当8个喷射管均布时,引射吸水室的增压效果最好,泵汽蚀性能改善效果显著;随着引流管径的增大,泵汽蚀余量先减小后增大,当引流管径为17 mm时泵汽蚀余量最小,扬程和效率与引流管径成反向变化趋势;实验结果与数值计算结果具有较好的一致性,泵汽蚀余量的最大差值为0.19 m。     

航空燃油转输引射泵工作特性数值研究

为了能快速得到航空燃油转输引射泵的性能表现,采用CFD方法对某航空燃油转输引射泵进行了流动建模与流场分析。首先通过与邵垒等所做实验对比,验证了所用数值方法的有效性与精度;接着以数值方法为基础,深入分析了引射泵在不同操作压力比以及结构参数(面积比与喉嘴距系数)下的性能表现,得出了其对引射泵性能的影响规律。结果表明:操作压力比的不同会显著影响引射泵内部速度与压力的分布,对引射泵工作特性有重要影响;面积比的增大会在一定程度上提高引射泵的工作效率及引射能力;当喉嘴距系数等于1.4时引射泵效率最高,以最高效率下降3%为条件确定的最优喉嘴距系数范围为0.8~1.8。     

自然循环汽化冷却系统水-水引射的行为

以Fluent 6.3为计算平台,采用数值模拟的方法对一种加热炉自然循环汽化冷却启动引射新技术——水-水引射的引射行为进行了系统研究,探讨了引射管管径、出入口直径比和喷射流量等参数对冷却回路循环流速和引射管附近冷却回路局部阻损系数的影响.研究结果表明,管内流场符合受限等温直流引射射流的一般规律.当引射管管径不变时,冷却回路中的循环流速随引射流量的增加而增大,随引射管出入口直径比的增大而减小;当引射流量及引射管出入口直径比不变时,冷却回路中的循环流速随着引射管管径的增大而减小.从引射效果和减小回路阻损的角度来看,缩口型引射管优于扩口型引射管.     

引射混合式低压加热器加热特性的实验

采用实验方法研究了由水喷嘴引射压力为0.18～0.22 MPa的水蒸汽时,所形成的汽液两相流的混合加热特性.实验表明在该进汽压力下,引射混合式低压加热器可稳定、可靠地运行,且温升效果明显,能满足电力、供暖、轻工等许多行业蒸汽加热的要求.特别是在单级引射加热不能满足要求的条件下,可以采用双级引射加热,双级在加热能力上比单极提高了20%.     

泵汽蚀曲线的分段多项式拟合

由于泵汽蚀曲线的特殊性,曲线形状直接影响NPSH3的取值。取值不同,影响对泵性能的判断。汽蚀曲线绘制方法有传统的手工绘法、多项式拟合法、非线性拟合法、三次样条插值法等。在此基础上,探讨了水泵汽蚀曲线拟合的方法,为了提高拟合曲线的精度,提出了一种泵汽蚀曲线分段多项式拟合的方法。并将该方法与非线性拟合和全部数据多项式拟合进行了比较,用该方法拟合的曲线不但光滑而且求出的NPSH3值较小。该方法较适合于泵汽蚀性能曲线的拟合。     

脉冲周期对射流泵引射液体量的影响

为了提高射流泵在定量工作液条件下的引射液体量,提升射流泵的引射比,对射流泵工作液进行脉冲处理。通过模拟射流泵在8个脉冲周期下的三维流动,分析了不同周期和不同脉冲波形条件下,引射液体量、出口截面平均速度、出口湍流动能和喉管混合处的静压力等物理参数的变化规律。结果表明,在一定脉冲周期范围内,出口截面平均速度随脉冲周期的缩短呈上升趋势,且上升速率越来越快,可将速度平均值提升21%。与恒定射流相比,当脉冲周期大于0.06 s时,引射液体量不仅没有提升,还会产生流动涡旋,增加能量耗损;当脉冲周期缩短至0.04 s时,引射液体量提升显著;继续缩短脉冲周期,引射液体量最大可提升34%。     

蒸汽喷射泵举升稠油参数设计

应用气液两相流理论与传热学原理,建立了蒸汽喷射泵采油井井筒和油套环空中流体流动及传热耦合模型,以渐缩式喷嘴中蒸汽流动规律为基础,建立了以湿饱和蒸汽为动力液的喷射泵举升特性方程,应用节点分析方法,以井下喷射泵出口为求解点,形成了一套完整的蒸汽喷射泵采油工艺参数设计方法.计算结果表明:喷嘴喉管面积比相同时,引射系数增大,泵排出口压力降低;引射系数相同,减小面积比,泵排出口压力降低.     

太河水电站水轮机汽蚀及处理汽蚀的措施

本文主要介绍了水轮机运行当中的汽蚀的现状及类型,以及翼型（叶型）汽蚀、间隙汽蚀、局部汽蚀、空腔汽蚀的概念和汽蚀发生时的主要表现。汽蚀产生的原因分析。另外从改善水轮机转轮的水力,材料及加工工艺方面,改善运行条件并采用适当的运行措施,检修工艺与方法等各个方面提出了抵抗汽蚀的措施。     

黑液强制循环泵汽蚀性能的改进设计

通过分析、计算找出某造纸厂碱回收分厂黑液强制循环泵产生汽蚀的原因。在此基础之上，从泵本身和装置两个方面，运用理论计算与实际运行相结合的方法，提出多种改善泵汽蚀性能的方案并对各方案的可行性进行评价．实践证明：控制生产工艺，适当降低介质温度，是提高装置泵汽蚀性能的较为切实可行的措施；改进吸入装置，提高装置汽蚀余量的方案，虽可靠性高，但成本高，且必须有足够的停机时间；其他方法有待于进一步理论分析及实际运行验证．     

两相泵的汽蚀性能和吸泥高度

从固液两相流管中流动的伯努利方程,推导出固液两相流泵的汽蚀基本方程及其装置汽蚀余量和泵的汽蚀余量的理论表达式;在两相流不发生汽蚀时,推导出两相流泵的理论吸泥高度.研究结果表明随着两相流泵输送两相流中的固体颗粒体积分数φ和两相流的密度ρm增加,两相流泵的装置汽蚀余量减少,泵的汽蚀余量增加,两相流泵容易发生汽蚀破坏.     

偏心距引射喷管气动性能研究

基于流固热耦合理论,采用标准k-ε湍流模型,通过对Navier-Stokes方程和三维热传导方程联合进行求解。对偏心距引射喷管与传统引射喷管进行了数值模拟,得到了较为精确的流场特性,为后期偏心距引射喷管的红外特性计算提供必要的依据。在数值计算中对于固体域、流体域均采用结构化网格,并在两者边界面上采用耦合方法。对偏心距引射喷管的抽吸特性、推力特性以及最佳偏心距等喷管性能分别进行了深入研究,得出了偏心距引射喷管较传统引射喷管具有泵抽能力强的结论。得到了抽吸能力最强且推力损失较小的最佳偏心距引射喷管,其工程应用前景广泛。     

提高射流泵引射率的实验研究

根据油井用射流泵的工作原理,设计了四种引射器,研究了不同形状的喷嘴和引射器喉管长度对引射能力的影响.实验表明,流线型喷嘴的引射效果优于其他喷嘴,喉管长度对引射能力影响较大.无因次喉管长度L/d_3=5时引射效果最好.     

提高射流泵引射率的实验研究

根据油井用射流泵的工作原理，设计了四种引射器，研究了不同形状的喷嘴和引射器喉管长度对引射能力的影响。实验表明，流线型喷嘴的引射效果优于其他喷嘴，喉管长度对引射能力影响较大，无因次喉管长度Ｌ／ｄ３＝５时引射效果最好。     

基于CFD模拟的喷射泵操作参数对泵抽气性能的影响

通过CFD方法讨论了不同操作参数对喷射泵内部流体的流动特性及泵抽气性能的影响.随着工作蒸汽压力的增加,在壅塞位置处,被抽气体过流面积变化减小,马赫数、引射系数升高,喷射泵的抽气性能增强.当工作蒸汽压力过高时,由于膨胀核的增大,被抽气体的过流面积减小,引射系数显著下降.随着引射蒸汽压力的增加,壅塞和激波向下游移动,泵抽气性能增强.此外,引射系数随着背压的增加而减小,当背压过高时,返流现象明显,泵的抽气性能急剧下降直至失效.研究结果表明,操作参数的选择不仅能提高喷射泵的抽气效率和极限排气能力,也极大地提高了喷射制冷系统的制冷效率,降低了能源的消耗.     

离心泵发生气蚀的原因及对策

离心泵在检修时，经常发现在叶片入口边靠近前盖板处和叶片入口边缘附近有许多麻点和蜂窝状凹坑或严重地破坏原有结构，甚至有的叶片和盖板被穿透的现象。这就是由于汽蚀所引起的破坏，汽蚀现象产生时，泵将产生噪音和振动，使泵的扬程、流量、效率的性能急剧下降，同时加速了材料的损坏，缩短了机件的使用寿命，因此，必须提高泵的抗汽蚀现象。本文分析了离心泵汽蚀现象产生的原因，从离心泵发生汽蚀原因中找出抗汽蚀性能的方法。     

除氧器暂态计算及分析

汽轮机突然甩负荷是造成给水泵汽蚀的重要原因。根据泵汽蚀的基本理论,建立了暂态工况下给水泵汽蚀的数学模型;基于Matlab/Simulink 仿真平台,结合某2×350 MW在建热电联产工程,对甩负荷工况下除氧水箱内给水焓hd和给水泵进口给水焓hS的动态变化过程进行了模拟,得到了VWO、THA100%、THA75%、THA40% 4种工况下泵汽蚀余量ΔH的下降值;最后对防止给水泵汽蚀提出了建议。     

离心泵中的汽蚀及其防护技术

介绍了离心泵汽蚀发生的机理、条件和特征,对液面压力、输送的介质、泵的安装高度及泵的结构对汽蚀的影响作了分析。通过改进泵吸入口叶轮到叶片入口附近的结构设计、采用诱导轮或双吸叶轮及合适的叶片进口正冲角、采用抗汽蚀材料及改善吸入管路的特性等方法予以消除或改善汽蚀。介绍了化学涂层、表面化学热处理、焊层与补焊、合金粉末喷涂、合金粉末喷焊和高速火焰喷涂等抗蚀技术的进展。     

陶瓷材料在外输泵上的应用

从分析某平台中分式多级离心泵汽蚀引起泵失效入手,剖析转子共振的原因,阐述防止转子磨损的方法,通过碳化硅陶瓷材料的运用,提高了泵的抗汽蚀能力和使用寿命.