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本课题属于国家高技术研究发展计划(863计划)“精确喷灌技术与产品”,所属项目为农业高效用水精量控制技术与产品(课题编号:2011AA100506)的研究内容之一。 大流量自吸离心泵采用创新的自吸结构和自吸原理,使大流量自吸离心泵实现自吸性能,并解决了目前大流量自吸离心泵自吸时间长、效率较低的问题。该泵机组主要用于偏远地区的大面积灌溉,同时也可以用于矿山排水以及城市排涝等,由此可见,大流量自吸离心泵机组的应用前景广泛,具有一定的经济效益和社会效益。主要研究内容及成果如下: 1、泵机组的结构及水力设计。创新的设计了大流量自吸离心泵机组的结构,实现了泵的自吸性能。叶轮的设计采用闭式叶轮,压水室设计成螺旋形结构,叶片进口段设计为扭曲形、出口段则趋于圆柱形,有利于提高泵的效率;机械密封采用集装式及双密封结构提高了使用寿命。 2、射流自吸系统。设计了一种新型射流自吸系统,使离心泵可实现快速自吸且自吸时间短,效率高。创新的提出了自吸原理,空压机产生的压缩空气流入射流喷嘴,经过射流喷嘴的两次连续降压后排出,同时产生的压力差作用将止回阀打开,泵进口管内空气被吸入射流喷嘴后排出,经过射流喷嘴不断地卷吸作用最终将泵进口管内气体排净,水充满泵进口管后止回阀关闭,离心泵正常工作,实现自吸性能。 3、大流量自吸离心泵数值模拟。应用计算流体力学(CFD)技术分析了泵的内部流场,预测泵的性能为:额定工况下扬程43m,水力效率84%,满足设计要求;对泵轴和空气压缩机的曲轴进行模态分析,得出两者固有振动频率之间的关系,泵轴与曲轴的固有振动频率不交叉重合,两轴之间不存在共振的可能,因此选用传动比为1∶2较合理安全。 4、大流量自吸离心泵试验研究。喷嘴A:内径D1、扩散段内径D2和吸入口圆螺套零件C的长度L。喷嘴B:内径D为变化因素,做了27种不同组合的试验研究,其中A2B3C3组合射流喷嘴试验结果最优,其自吸高度为5.3m时,自吸时间为62s;自吸高度为8.1m,自吸时间为173s,自吸时间均小于国家标准规定值。泵机组效率为72.79%,美国Godwin公司的泵同类产品机组效率为65.5%,与国外同类产品指标对比分析,比Godwin公司的泵机组效率提高7.29个百分点,自吸时间短,性能曲线平坦,高效范围宽,满足设计要求。