試論離心泵現代設計方法研究和工程實現

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

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試論離心泵現代設計方法研究和工程實現

王凱
（遼寧省葫蘆島市海威工程建設監理有限公司,遼寧葫蘆島125000）

摘 要：隨著我國社會經濟和科學技術的不斷發展，離心泵在許多的行業中得到了越來越廣泛的應用，而且許多的行業當前對于離心泵的設計也提出了更高的要求，因此對離心泵現代設計方法及其工程實現進行研究是非常有必要的。本文以離心泵設計方法為研究對象，基于現代的設計理論，對傳統的設計方法進行了一定的改進，以期能夠為優化離心泵的設計提供一些參考。

關鍵詞：離心泵；現代設計方法；工程實現

1　離心泵概述

所謂泵，實質上是一種流體機械，通過這種流體機械，可以實現機械能向動能和壓力能的轉換，并且這種動能和壓力能是以被輸送流體作為載體的，簡而言之，泵就是一種流體機械，能夠為輸送的流體提供能量。泵在國民經濟建設中具有的作用，具有廣泛地應用范圍，很多機械設備中都使用到了泵。例如，在化工和石油企業中，他們生產過程中需要使用的原料、生產出的半產品和產成品多是以液體形式存在的。在生產過程中需要經過復雜的生產環節才能變成最終的產生品，而這些液體在不同環節之間的流轉就需要使用到泵。通過泵，可以輸送液體，還可以提供化學反應的壓力流量。除了運輸流體以往，泵還具有調節溫度的作用，很多機械設備都利用了泵的這一功能特點。在農業生產過程中，泵也是具有廣泛地應用范圍的。農業生產過程中需要灌溉技術，而灌溉技術的實現需要使用到排灌機械，這些排灌機械就是利用泵提供動力的。我國農業種植面積非常大，使用泵的概率也是非常高的。在采礦業和冶金業中，泵也有較高的使用頻率。例如，在進行煤炭開采的過程中，需要使用泵進行排水。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備，在電熱廠中，有鍋爐給水泵、循環水泵、冷凝水泵、灰渣泵等等。在核電站中，泵就顯得更為重要，因為核電站需要核主泵、二級泵、三級泵。在國防建設以及船舶制造工業中，也都需要使用到大量的泵，所以可見泵在我國的生活生產活動中的應用是十分廣泛的，泵的質量和功能往往影響著生產活動的效率，所以必須要對其設計方法進行進一步的優化，使得其設計與當代生產力的發展相適應。

2　離心泵的工作原理

在物理學中有關于離心運動的介紹，所謂的離心運動就是指一個物體圍繞一個軸心做圓周運動。在物體圍繞軸心做圓周運動的過程中會產生一個遠離運動中心的力，即為離心力。離心泵所利用的就是這種離心力，正是因為有這種離心力的存在，離心泵才能夠正常運轉。就比如說水泵，水泵的運動主要是依靠動力機提供的動力。在水泵中有一個葉輪，當給葉輪提供動力以后，葉輪會高速旋轉，這樣就會給水泵中的液體一個離心力，從而使得液體會向四周分散出去，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。當水泵中過流面積不斷增大時，速度就會逐漸降低，使得其內部的壓力增大，液體就會被排出到泵體外面。在葉輪的進口處會形成低壓區，并產生壓力差。泵體外面的液體受到壓力差的影響會重新回到葉輪內，完成一次輸送液體的任務。在離心泵中，泵的揚程和泵內產生的離心力大小有直接的關系，而離心力和泵的轉速、葉輪半徑有關。泵的轉速越大，離心力越大。葉輪半徑越大，離心力越大。當離心力增大時，泵的揚程也會增大。相反，如果離心力變小，則泵的揚程也會變小。由此可見，離心泵是一種動力泵。

3　離心泵的現代設計方法研究

3.1離心泵的傳統設計方法

在傳統的離心泵設計中，所采用的基本上都是相似換算法和速度系數法，同時再對水力模型加以結合，使得這兩種設計方法在離心泵的設計中發揮著十分重要的作用。而且這兩種傳統的設計方法也比較易于掌握，設計過程中出現錯誤的可能性比較小，準確度比較穩定。但隨著科學技術的不斷進步，這兩種傳統的設計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全面的水力模型庫，只有在建立起水力模型庫的基礎上，才能夠很好的應用這一方法。但是傳統的水力模型庫往往又有著很強的局限性，因為傳統的水力模型庫并沒有對汽蝕性能加以考慮。其次，我國的速度系數法技術相比于國際上來說還十分的落后，在設計的過程中總是會存在離心泵性能曲線形狀設計不合理的現象。最后，在設計的過程中容易忽視離心泵過載設計。主要是設計人員對無過載的認識還不夠深入。而且傳統的設計方法對于型式試驗的依賴程度非常之高，但是型式試驗的工作量非常之大，開展起來較為費時費力。

3.2CFD技術在離心泵設計中的應用

隨著我國計算機技術的不斷發展，CFD計算流體力學技術誕生了，它給現代離心泵設計方法的革新提供了新的思路，對于探索離心泵內部流動規律以及提高離心泵設計方法的先進性具有重要作用。但就目前的情況來看，如何將CFD技術應用于離心泵設計之中，仍然是一個值得探討的問題。但是我們不可否認的是現代的離心泵設計方法必然是要使用到計算機技術和CFD技術。利用計算機技術可以解決離心泵內部設計過程中存在的問題，通過CFD技術可以掌握離心泵內部流動的客觀規律。通過將CFD技術和計算機技術結合在一起使用，可以達到優化設計的目的。如果在現代的離心泵設計方法中，不應用CFD技術則很難進行技術創新。此外，在完成離心泵設計以后還要進行試驗，只要試驗合格以后，才能夠獲得最為真實和準確的數據，從而幫助優化離心泵的設計。通過對CFD技術的利用，可以更進一步的對離心泵內部流動的情況進行模擬，從而趨近于真實的系統。但是僅僅依靠CFD技術仍然不能夠完成對離心泵的優化設計，因此還必須要結合傳統的設計方法，將CFD技術、傳統的設計方法和試驗手段三者進行有機的結合，從而實現離心泵的現代化設計。

4　結語

正是由于離心泵在我們的生產生活中有著不可替代的作用，所以必須要對離心泵的設計方法引起足夠的重視，通過對離心泵設計方法的優化，從而提升離心泵的性能，使得離心泵能夠更好的在生產活動中發揮作用。

參考文獻:

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