多级油气混输泵轴向间隙变化对其性能的影响.pdf

2 8 F LUI D MACHI NERY Vo 1 ． 4 3， No ． 4， 2 01 5 文章编号 1 0 0 5 0 3 2 9 2 0 1 5 0 40 0 2 8 0 5 多级油气混输泵轴向问隙变化对其性能的影响 马希金 ， 张贞贞 ， 侯秣华 兰州理工大学 ， 甘肃 兰州7 3 0 0 5 0 摘要 以自主研发的 Y Q H一1 0 0型多级油气混输泵为研究对象， 采用 Mi x t u r e模型， 选用标准 k一8湍流模型， 速度压 力耦合采用 s i m p l i c算法， 对混输泵 3种不同轴向间隙下 ， 分别在 0 ， 1 0 ％， 3 0 ％ ， 5 0 ％， 7 0 ％共 5种含气率情况下进行了数 值模拟。得到了耦合面上的压力分布云图， 绘制了不同间隙变化下混输泵扬程、 效率随含气率变化的曲线。结果表明间 隙呈递增趋势变化下的扬程、 效率都高于其他两组。 关键词 油气混输泵； 动静叶间隙； 压缩级问问隙； 数值模拟 中图分类号 T H 3 1 2 文献标志码 A d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 5 0 3 2 9 ． 2 0 1 5 ． 0 4 ． 0 0 6 I m p a c t o f t h e Ax i a l Ga p Ch an g e s o n t h e Pe r f or m a n c e o f M u l t i s t ag e Oi l - ga s M i x e d Pump MA X i - j i n ， Z H A N G Z h e n z h e n ， H O U Y i h u a L a n z h o u U n i v e s i t y o f T e c h n o l o g y ， L a n z h o u 7 3 0 0 5 0 ， C h i n a A b s t r a c t I n o r d e r t o s t u d y t h e s e l f - d e v e l o p e d Y Q H 一 1 0 0 - t y p e m ult i s t a g e o i 1 一 g a s mi x e d p u m p ， t h e Mi x t u r e m o d e l w a s u t i l i z e d ， t h e s t a n d a r d k一￡t u r b u l e n c e mo d e l wa s s e l e c t e d a n d t h e S i mp l e a l g o r i t h ms wa s u s e d f o r t h e c a l c u l a t i o n o f v e l o c i t y p r e s s u r e C O U p i i n g ． The n u me r i c a l s i mul a t i o n wa s c a r r i e d o u t f o r t h e t hr e e di f f e r e n t g a p s o f a x i a l g a p o f t h e Oi l Ga s mu l t i p h a s e Pu mp u nd e r t h e c o n d i t i o n t h a t t h e GVF are 0， 1 0 ％ ， 3 0 ％ ， 5 0 ％ ， 7 0 ％ ， r e s p e c t i v e l y ． T h e p r e s s u r e d i s t r i b u t i o n o n t h e c o u p l i n g p l a n e W a S o b t a i n e r a n d t h e v a r i a t i o n o f t h e h e a d and e f f i c i e n c y o f t h e o i l - -g a s mu l t i p h ase p u mp wi t h t h e GVF i n d i f f e r e n t v a r i a t i o n o f g a p o f mo v a b l e -- S t a t i c -- mo v ab l e S t a t i c v a n e ． An d t h e r e s u l t s i n d i c a t e d t h a t t h e h e a d an d e ff i c i e n c y w i t h t h e g r o w t h g a p i s t h e h i g h e s t ． Ke y wo r d o i l - g a s mu h i p h ase p u mp； t h e g a p o f mo v a b l e S t a t i c v a n e ； t h e g a p o f t h e c o mp r e s s i o n l e v e l ； n u me r i c a l s i mu l a t i o n 1 前言 随着海上油 田的开发 ， 油气混输泵因其有效 的工作方式和经济效益应用越来越广泛 1 , 2 1 。由 于油气混输泵 内部流动状态极为复杂 ， 仅从理论 方面分析是不足以充分 了解混输泵的内部流动状 况 ， 而试验研究需要依靠先进 的试验手段来获取 泵内部流动状况 ， 对试验装置要求较高 ， 且试验成 本高， 因此数值模拟逐渐成 为研究泵 内部流动的 重要手段 。 随压缩级的增加 ， 介质获得的压力越大 ， 流动 越不稳定 ， 沿介质流动的方向， 从前到后 的间隙流 动也越紊乱 ， 考虑对其 间距采用连续 变化 。文献 [ 3 ] 只研究了单个压缩级 中动静叶轴 向间隙对该 收稿 日期 2 0 1 4 0 8 0 1 修稿 日期 2 0 1 41 01 3 基金项 目 甘肃省科技攻关项 目 K G 9 5 4 31 1 泵水力性能的的影响 ， 而本文 同时考虑动静叶轴 向问隙和压缩级 间的轴向间距 的变化 ， 选取不同 的连续变化规律 ， 通过数值模拟的方法分析不同 方案对混输泵性能的影响。 2 计算 区域模型及边界条件确定 2 ． 1 计算区域模型及 网格划分 本文研究对象为 自主研 发的第 二代 Y Q H一 1 0 0多级油气混输 泵， 其流量 Q1 0 0 m。 ／ h 、 扬程 H 8 5 m、 转速 ／ 2 2 9 5 0 r ／ m i n 、 含气率 的变化范 围为 0～0 ． 9 、 效率 3 3 ％ ， 动叶叶片数 4 ， 静 叶为长短叶片相间 ， 叶片数 Z 9 。本文主要研究 动静叶轮轴向间隙及压缩级间间隙 一个动叶加 3 2 F LUI D MACHI NERY Vo 1 ． 43， No ． 4， 2 01 5 1 O8 o 9 6 0 4 0 8 0 含气率 ％ 图7 不同间距变化趋势时扬程与含气率关系曲线 4 0． 0 0 40 8 0 含气率 ％ 图8 不同间距变化趋势时效率与含气率关系曲线 4 结 论 1 不同问距 的变化趋势下耦合面上的静压 分布变化很大 ， 大间距有利于压力分布的均匀化 ， 总体来看 ， 间距递增变化下相应耦合面上的压力 分布更加均匀 ， 随含气率 的增加个耦合 面上 的不 均匀性会增加 ； 2 通过相态分析， 间距以递减趋势下的各 耦合面上 的气相分 布 比其他两变化 下的更加均 匀， 但是气相分布的变化范围大于其他两种， 且在 该间距变化趋势下压缩级外壁存在个别的气液分 离区； 3 不 同间距 的变化趋势对扬程 、 效率都有 一 定的影响， 在所选 3组间距变化趋势下 ， 以递增 趋势变化下的扬程 、 效率都高于其他两组 。 参考文献 [ 1 ] 李军峰． 油气混输泵的研究与发展[ J ] ． 辽宁化工， 2 0 1 1 ， 4 0 9 9 3 8 - 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mi n e D i s p e n s a b i l i t y a n d s t ab i l i z a t i o n i n o r g a n i c s o 1 ． v e n t s [ J ] ． C o l l o i d s a n d S u r f a c e s A P h y s i e o c h e m i e a l a n d E n g i n e e r i n g A s p e c t s ， 2 0 0 8 ， 3 1 7 1 5 4 3 - 5 5 0 [ 1 2 ]冯毅 ， 田丽军， 陈佳． 环状与蜂窝蓄热体传热与阻力 特性试验研究[ J ] ． 压力容器， 2 0 1 4 ， 3 1 9 1 4 2 2 ． [ 1 3 ]谢应明， 周兴法， 舒欢 ， 等． 一种家用太阳能气泡泵 吸收式空调的系统设计与技术经济性分析[ J ] ． 流 体机械， 2 0 1 4 ， 4 2 2 7 2 - 7 6 ． [ 1 4 ]郝红， 付晓晨， 冯国会， 等． 太阳能． 地源热泵与热网 互补供暖系统 的仿真性能 研究 [ J ] ． 流体 机械， 2 0 1 4 ， 4 2 9 6 1 4 5 5 ． [ 1 5 ]徐小娇 ， 刘妮 ， 王玉强， 等． 纳米流体悬浮液稳定性 的最新研究进展[ J ] ． 流体机械 ， 2 0 1 2 ， ， 4 0 1 0 4 6 49． 作者简介 徐国英 1 9 8 3～ ， 女， 讲师， 主要从事太阳能在建 筑中的利用技术 的研究 ， 通讯地址 2 1 0 0 9 6江苏 南京市 四牌楼 2 号东南 大学能源 与环境学院 。 0 5 一 褂较