污泥回流泵葉片后掠式設(shè)計及性能研究.pdf

1、污泥回流泵作為污水處理工藝中污泥回流的動力設(shè)備，具有較大流量、極低揚(yáng)程的特點(diǎn)，比轉(zhuǎn)速ns達(dá)到1600，廣泛應(yīng)用于市政工程、污水處理等行業(yè)。所輸送的液體屬于固液兩相流，其中固體顆粒直徑小于2mm，但液體內(nèi)含有大量的纖維和雜質(zhì)，易于纏繞或附著在葉輪上，造成污泥回流泵的不穩(wěn)定運(yùn)行，主要表現(xiàn)為運(yùn)行時伴有劇烈的振動噪聲以及機(jī)組負(fù)載過大設(shè)備不能持續(xù)運(yùn)行。本文的主要工作和研究成果如下:
　　1)針對污泥回流泵效率偏低、污泥回流效果不佳的情況，基

2、于軸流泵葉輪的水力設(shè)計方法對污泥回流泵進(jìn)行水力設(shè)計，得到了新型的污泥回流泵葉輪。
　　2)基于多面體網(wǎng)格和棱柱層網(wǎng)格的混合網(wǎng)格為載體，對污泥回流泵進(jìn)行數(shù)值計算，預(yù)測得到了泵的揚(yáng)程和效率。通過設(shè)計污泥回流泵專用實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行外特性試驗(yàn)，對比分析流量-揚(yáng)程曲線發(fā)現(xiàn)污泥回流泵的數(shù)值模擬求解的準(zhǔn)確。
　　3)分別對直導(dǎo)葉進(jìn)行節(jié)段式導(dǎo)葉和扭曲導(dǎo)葉的優(yōu)化設(shè)計，以此提高污泥回流泵整體性能。利用數(shù)值模擬手段分析3種導(dǎo)葉方案的污泥回流泵性能，通

3、過研究發(fā)現(xiàn)扭曲導(dǎo)葉方案很大程度上提高了污泥回流泵的揚(yáng)程和效率，在設(shè)計工況下其揚(yáng)程和效率分別提高了8.7％、9.1％。并且，扭曲導(dǎo)葉較好的改善導(dǎo)葉內(nèi)部流動情況，減小液流對導(dǎo)葉的沖擊損失，提高了污泥回流泵整體性能。
　　4)基于線性后掠的方法對葉片進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，利用數(shù)值模擬方法研究后掠葉片對污泥回流泵性能的影響。通過對不同后掠葉片的污泥回流泵外特性以及內(nèi)流場的分析發(fā)現(xiàn)，隨著葉片后掠角的增加，污泥回流泵揚(yáng)程曲線與軸功率曲線隨之向下偏移，

4、并且葉片后掠程度越大偏移越明顯，而效率曲線并不隨后掠角的變化呈現(xiàn)規(guī)律變化。在設(shè)計工況下，后掠角為20°的污泥回流泵效率值最大，效率較原型葉片提高了2.8％，而后掠角為60°的污泥回流泵效率值最小，效率降低了2.6％。同時，隨著后掠角的增加，葉輪內(nèi)徑向流動分布范圍增加，葉緣處徑向速度增大。
　　5)污泥回流泵內(nèi)部為復(fù)雜的非定常流動，因此對其進(jìn)行非定常計算，研究后掠式污泥回流泵內(nèi)部流場的壓力脈動特性。通過研究發(fā)現(xiàn)，隨著后掠角的增加，后