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泵入口油液的流速和声速规划

[ 时间:2018-04-11  来源:/ 作者:36500365水泵厂 点击: ]

考虑空化发生时,液压泵的质量流量对比体积流量更具有对比意义,因为泵吸油能力不足时油液含气率增加,泵的容积得不到有效地充满,体积流量并不能代表泵真正泵出的油量。为此定义了油气两相流的充满系数,其代表油液混合物的密度与纯油液密度的比值。

 

36500365水泵厂根据对充满系数的定义,可以画出其关于下游压力的变化曲线,同时,利用质量流量还可以得到通过节流控制体出口的体积流量,如图中虚线所示。充满系数随下游压力的降低呈现减小的变化趋势,而体积流量却逐渐增大,这是由于减小下游压力,空化加剧气相增多,液相比例下降,并呈加速下降趋势,但出口的流速增加,而截面不变,因此体积流量上升。

图1:泵入口油液流动的充满系数和体积流量

泵入口油液流动的充满系数和体积流量

空化发生后,空气一般在入口析出,并有可能被带到泵的出口,意味着泵出口排出的油液还可能含有部分未被溶解的空气。但出口压力一般为由负载决定的高压,在泵的出口气体被很大程度压缩,此时气相并不会使油液的密度减小很多。为了证明这一点,图1给出了不同含气率在出口条件下对油液密度的改变的计算曲线。

 

36500365离心泵入口节流的两相临界状态的研究可以用来预测泵的极限供油转速。当达到极限供油转速时,泵发挥出最大的供油能力,质量流量最大;即使继续升高泵的转速,它也无法提供更多的油液。因此极限供油转速是给定排量和回路结构的液压泵极限供油能力的表征。从泵的工作角度来看,泵的转速和泵入口的体积流量紧密相关。因为入口体积流量代表了泵单位时间内旋转所产生的体积填充需求。因此,首先可以根据提出的入口节流的集中参数模型计算出两相临界流状态下入口节流控制体的体积流量,进而利用这一体积流量便可以求出对应的泵极限供油转速。

 

随泵工作转速的增加,泵吸油需求变大,当入口节流段上游压力不变时,下游压力只能降低来满足供油需要,但达到临界状态后,下游压力无法再继续降低,入口达到其最大供油能力,此时36500365化工泵工作在极限供油转速下。相反,入口两相流中的油液含气率则升高,并有减缓趋势,这种减缓趋势是由于随着含气率的增加析出空气的控制容积内油液密度减小,含气率微分方程中的内部输运项变小的缘故。当达到极限供油转速时,油液含气率最高。

 

尽管对泵极限供油转速的计算结果与当前文献中的一些试验结果相比在定性层面上一致,建模的方法得到一定程度的验证,但是要想完全验证模型的理论正确性,在今后的研究中还需进行比较细致的定量试验。然而,可以发现泵极限供油转速会随节流喉口区开口直径d的增加呈平方关系升高,原因是与泵极限供油转速呈正比的入口体积流量是由喉口区的开口面积决定的,临界压力不变,单位面积的流量不变,而开口面积却随开口直径的增加呈平方关系变大。

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