潜水电泵的节能技术研究

【摘要】： 潜水电泵广泛应用于给水工程、农业灌溉领域中，其节能问题一直倍受关注。本文通过理论分析和数值计算方法，对潜水电泵内部流场进行了分析，研究提高潜水电泵水力效率的措施，预测优化改进后潜水电泵的节能效果；同时，提出潜水电泵配套电机和潜水电泵装置的运行节能措施。主要工作和研究结果如下： (1)理论分析潜水电泵叶轮和蜗壳的几个主要几何参数对潜水电泵性能的影响，得到提高潜水电泵的水力效率的措施。同时，分析了潜水电泵制造工艺性对潜水电泵性能的影响。 (2)选择QDX15-8-0.55潜水电泵作为算例。采用Pro／Engineer软件对潜水电泵的叶轮和蜗壳的流道进行三维实体建模；采用FLUENT软件对模型进行数值计算。通过分析潜水电泵内部流场的静压分布和速度矢量分布情况，研究整个流场的水力损失分布。并研究该潜水电泵实际的完整流道的流场。 (3)将该潜水电泵性能预测的结果与试验数据对比，验证数值计算预测水力性能的可靠性。并改变叶轮的几个主要几何参数，设计8个方案进行优化改进，通过数值计算验证理论分析所得结果。通过比较优化改进前后的水力效率-流量曲线，得到优化设计的节能效果。优化改进后潜水电泵的最高效率比改进前的高4.5％，且高效区加宽。 (4)通过分析潜水电泵电机的内部损耗，提出提高电机效率、扩大高效区范围的措施；研究使电机最佳工况点和泵的最佳工况点重合的设计方法；分析变频调速在潜水电泵节能中的应用效果。同时，从潜水电泵的选型和运行方面，介绍减小潜水电泵系统能耗的措施。 【关键词】：潜水电泵 节能 数值模拟 性能预测 优化设计
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH38
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 概述11
• 1.2 潜水电泵国内外发展简况11-12
• 1.3 CFD技术在流体机械中应用的发展12-13
• 1.4 本课题的意义13-14
• 1.5 本课题研究内容14-16
• 第二章 潜水电泵水力设计的理论分析16-26
• 2.1 概述16
• 2.2 潜水电泵叶轮和蜗壳主要几何参数对其性能的影响16-25
• 2.2.1 叶片数Z的合理选择16-17
• 2.2.2 叶片进口安放角对泵性能的影响17-18
• 2.2.3 叶片出口安放角对泵性能的影响18-20
• 2.2.4 叶轮出口参数对泵性能的影响20-24
• 2.2.5 叶片的型线及流道的形状对泵性能的影响24-25
• 2.3 提高潜水电泵的制造工艺25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 潜水电泵内部流场的数值计算26-38
• 3.1 概述26-27
• 3.2 模型建立和GAMBIT前处理27-28
• 3.3 FLUENT数值计算28-32
• 3.3.1 选择求解器和运行环境28
• 3.3.2 确定计算模型28-30
• 3.3.3 设置边界条件30-31
• 3.3.4 设置算法和求解控制参数31-32
• 3.4 计算后处理及分析32-36
• 3.4.1 叶轮和蜗壳内部流场的静压分布分析32-34
• 3.4.2 叶轮和蜗壳内部流场的速度矢量分布分析34-35
• 3.4.3 隔舌处损失的分析35-36
• 3.5 QDX15-8-0.55潜水电泵的完整流道数值计算36-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第四章 潜水电泵的性能预测及优化设计38-58
• 4.1 概述38
• 4.2 潜水电泵效率的估算38-40
• 4.2.1 机械效率的估算38-39
• 4.2.2 容积效率的估算39
• 4.2.3 水力效率的预测39-40
• 4.3 QDX15-8-0.55潜水电泵的性能预测40-43
• 4.4 基于数值计算的潜水电泵优化设计43-53
• 4.4.1 改变叶片数44-45
• 4.4.2 增大进口安放角45-47
• 4.4.3 改变出口安放角47-49
• 4.4.4 增加叶轮出口宽度49-51
• 4.4.5 斜切叶轮外径51-52
• 4.4.6 修薄叶片出口背面52-53
• 4.5 优化改进后的QDX15-8-0.55潜水电泵53-57
• 4.5.1 改进后QDX15-8-0.55潜水电泵参数53-54
• 4.5.2 改进后潜水电泵数值计算及性能预测54-57
• 4.6 本章小结57-58
• 第五章 提高潜水电泵效率的其他方法58-77
• 5.1 概述58
• 5.2 潜水电泵电机的功率、效率58-60
• 5.2.1 潜水电泵电机的功率58-59
• 5.2.2 潜水电泵电机的效率59-60
• 5.3 电机设计改进60-66
• 5.3.1 改进电机提高电机效率60-61
• 5.3.2 潜水泵和潜水电机的功率匹配61-62
• 5.3.3 潜水泵和潜水电机的效率匹配62-66
• 5.4 变频调速在潜水电泵节能中的应用66-71
• 5.4.1 潜水电泵调速运行的节能原理66-68
• 5.4.2 改变电机转速的方法68-70
• 5.4.3 变频调速在潜水电泵中的实际应用70-71
• 5.5 潜水电泵选型和运行71-76
• 5.5.1 潜水电泵的正确选型71-72
• 5.5.2 潜水电泵的合理应用72-73
• 5.5.3 潜水电泵装置的节能73-76
• 5.6 本章小结76-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 6.1 总结77-78
• 6.2 研究工作的展望78-79
• 参考文献79-82
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文82-83
• 致谢83

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