葛雅馨

摘? ?要：在化工和石油行業(yè)發(fā)展中，往往會(huì)將重載化工的流程泵當(dāng)作流程的用泵，一般常用在高溫和高壓流體環(huán)境中，較易導(dǎo)致泵出現(xiàn)振動(dòng)、汽蝕、噪音、泄漏、變形等情況，需做好對(duì)泵結(jié)構(gòu)的科學(xué)設(shè)計(jì)。就重載化工流程泵在高溫高壓下的結(jié)構(gòu)熱力耦合進(jìn)行分析，提出一定的優(yōu)化措施，從而保證其在實(shí)際的應(yīng)用中發(fā)揮更高的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：重載化工流程泵;高溫高壓;熱力耦合;優(yōu)化措施

重載化工流程泵工作的環(huán)境和條件較復(fù)雜，為保證其能正常地運(yùn)轉(zhuǎn)和生產(chǎn)，對(duì)泵的結(jié)構(gòu)要求十分嚴(yán)格。因此，這就需做好對(duì)重載化工流程泵在高溫高壓下結(jié)構(gòu)熱力耦合的分析及優(yōu)化。本課題圍繞某重載化工的流程泵，針對(duì)高溫高壓條件下結(jié)構(gòu)的熱力耦合，采用ANSYS有限元的仿真分析方法對(duì)其進(jìn)行了具體的分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)重載化工流程泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)和性能改進(jìn)。

1? ? 重載化工流程泵軸承架的傳熱特性分析及優(yōu)化

本課題以某型重載化工流程泵軸承架當(dāng)作案例研究，因軸承架和輸送介質(zhì)是不接觸且遠(yuǎn)離的，材料選擇ZG240-450鑄鋼，成本較低且結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度也滿(mǎn)足要求。先對(duì)原泵的表面不帶筋板軸承架實(shí)施計(jì)算和分析，后對(duì)不同的3種類(lèi)型軸承架實(shí)施設(shè)計(jì)與優(yōu)化處理，泵結(jié)構(gòu)主要有如下特征：泵結(jié)構(gòu)表面帶有筋板，并且在泵蓋端位置處配備有冷卻腔，在傳動(dòng)端配備有強(qiáng)制性對(duì)流風(fēng)扇。

1.1? 有限元熱力耦合分析法概述

此方法實(shí)際是對(duì)熱與應(yīng)力兩物理場(chǎng)間相互作用的問(wèn)題進(jìn)行分析。此方法和單物理場(chǎng)分析不同，在ANSYS有限元的仿真分析相應(yīng)軟件中，主要有直接法與間接法兩種類(lèi)型分析法。對(duì)于直接法而言，主要是通過(guò)在相關(guān)軟件的幫助下，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)熱與結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析，獲取相應(yīng)結(jié)果。該方法在實(shí)際進(jìn)行熱應(yīng)力分析時(shí)，充分利用各種耦合單元，比如熱與應(yīng)力的耦合，熱、應(yīng)力與電的耦合，熱、應(yīng)力與磁耦合等。而從間接法實(shí)施過(guò)程來(lái)看，則是通過(guò)在常規(guī)性的熱單元幫助下，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的熱性能分析，然后圍繞熱單元，進(jìn)行進(jìn)一步轉(zhuǎn)換，使其變?yōu)轫憫?yīng)性結(jié)構(gòu)單元類(lèi)型，并把所求節(jié)點(diǎn)實(shí)際溫度在模型內(nèi)當(dāng)作載荷進(jìn)行施加，再對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力進(jìn)行分析[1]。

1.2? 三維建模和優(yōu)化處理

將二維的設(shè)計(jì)圖置于三維的軟件（如UG）中進(jìn)行建模處理后，對(duì)模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化與處理，比如，進(jìn)行小片面的合并及小臺(tái)階與小倒角的去除等。其中一種表面帶有筋板類(lèi)型軸承架的三維結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.3? 網(wǎng)格的劃分

在完成三維的模型建立后，直接導(dǎo)入計(jì)算機(jī)工程與計(jì)算制造（Integrated Computer Engineering and Manufacturing，ICEM）軟件中，完成網(wǎng)格的劃分。在劃分過(guò)程中，還需要進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算才能完成，為進(jìn)一步簡(jiǎn)化這種方式，可通過(guò)利用全四面體類(lèi)型非結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格完成網(wǎng)格劃分。同時(shí)，針對(duì)關(guān)鍵性部位，可以利用加密性網(wǎng)格進(jìn)行妥善處理。一種表面帶有筋板軸承架網(wǎng)格劃分狀況如圖2所示。

1.4? 模型材料設(shè)置

泵軸承架材料選用ZG240-450鑄鋼，密度是7 750 kg/m3，彈性的模量是2E+11、泊松比為0.284，熱膨脹的系數(shù)為1.02e-05C-1。在其他的材料性能中，據(jù)其軟件系統(tǒng)的缺省值進(jìn)行設(shè)置，還可對(duì)相關(guān)資料查閱來(lái)重新進(jìn)行定義[2]。

1.5? 對(duì)模型邊界的條件、計(jì)算變量的設(shè)置和計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析

在實(shí)際進(jìn)行熱分析時(shí)，涉及導(dǎo)熱的系數(shù)λ以及對(duì)流換熱的系數(shù)h兩項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)。導(dǎo)熱系數(shù)為通過(guò)實(shí)驗(yàn)所獲得物質(zhì)性的常數(shù)，與溫度以及壓力等參數(shù)具有密切關(guān)系。而對(duì)于流換熱的系數(shù)而言，一般在單位時(shí)間及面積中，換熱量與總溫差兩個(gè)參數(shù)之間具有比例常數(shù)關(guān)系。在物體表面的附近區(qū)域內(nèi)，流體流速越大，則表面的換熱系數(shù)越大。

設(shè)置泵送常溫介質(zhì)并確定原泵表面軸承架邊界條件，一般在軸承位置處，溫度載荷為60 ℃左右，在冷卻油的集油腔位置處，通常溫度載荷為25 ℃，這一溫度與室溫基本相同。對(duì)于軸承架全部外表面，傳熱給定的系數(shù)是15 W/m2·K。分析可知，流體內(nèi)熱量多是借助冷卻室內(nèi)的冷卻油帶走的，發(fā)生在軸承架的表面部位的散熱則是較少的。

泵額定的揚(yáng)程保持不變，因此軸承架受力若不變，對(duì)泵送的介質(zhì)溫度進(jìn)行改變，隨介質(zhì)的溫度增加，軸承架熱通量逐漸呈現(xiàn)線(xiàn)性的增加，約為200 ℃，趨于穩(wěn)定狀態(tài)。如后軸承架不能快速進(jìn)行散熱的話(huà)，就會(huì)造成軸承溫度迅速提升的情況，進(jìn)而使材料出現(xiàn)變性而失去效果，因此，此軸承架就不適合在溫度超過(guò)200 ℃介質(zhì)的工況下運(yùn)行[3]。

在設(shè)置泵送常溫介質(zhì)并確定原泵表面軸承架邊界條件時(shí)，一般在軸承位置處，溫度載荷為60 ℃左右，在冷卻油的集油腔位置處，通常溫度載荷為25 ℃，這一溫度與室溫基本相同。針對(duì)軸承架全部外表面，傳熱給定的系數(shù)是15 W/m2·K。

通過(guò)和無(wú)筋板時(shí)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，軸承架最低的溫度呈現(xiàn)更低的狀態(tài)，且軸承架的上部同筋板接近區(qū)域具有的溫度也呈現(xiàn)相對(duì)較低情況。按照熱通量實(shí)際分布情況分析，軸承架的冷卻腔有著最大值熱通量，且要比在沒(méi)有筋板時(shí)要小，則需使用冷卻油帶走的熱量就會(huì)更小，同時(shí)熱負(fù)荷也會(huì)更小。針對(duì)沒(méi)有筋板以及有筋板類(lèi)型軸承架其模型進(jìn)行計(jì)算分析，若加載方式具有相同性，則有筋類(lèi)型軸承架具有更好散熱的效果。

隨介質(zhì)的溫度逐漸增加，軸承架具有的熱通量也呈現(xiàn)出線(xiàn)性逐漸增加的趨勢(shì)，在約為200 ℃時(shí)趨于穩(wěn)定狀態(tài)，后軸承架就不能快速實(shí)施散熱，進(jìn)而造成軸承出現(xiàn)溫度迅速增加的情況，很容易導(dǎo)致材料發(fā)生變性而失效，為了更好地對(duì)高溫工況條件下軸承架不能快速散熱問(wèn)題進(jìn)行解決，繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化。

在泵送高溫的介質(zhì)時(shí)，介質(zhì)溫度為300 ℃，則介質(zhì)溫度傳遞至軸承架的端面上有200 ℃溫度。進(jìn)行優(yōu)化時(shí)于泵蓋端位置還需要實(shí)施冷卻腔設(shè)計(jì)，且在邊界條件下其軸承位的溫度載荷是60 ℃、冷卻油的集油腔體溫度的載荷是25 ℃、室溫是25 ℃，在對(duì)軸承架全部外表面的空氣在自然對(duì)流條件下對(duì)傳熱的系數(shù)給定是16 W/m2·K。在軸承架與泵蓋接觸面位置處，溫度載荷是200 ℃值，需要添加冷卻水，避免載荷溫度過(guò)高。對(duì)軸承架法蘭位置的溫度載荷應(yīng)與室溫持平（25 ℃）。

隨著介質(zhì)的溫度提升，軸承架熱通量也隨之提升，并且從熱通量增加量來(lái)看，相較于上述兩種類(lèi)型軸承架，速度增快了幾十倍。在介質(zhì)300 ℃溫度中，軸承架是能夠進(jìn)行安全運(yùn)行的，而于300～450 ℃的范圍中，其增加量呈現(xiàn)變緩趨勢(shì)，這也說(shuō)明在更高溫的工況中還需對(duì)軸承架實(shí)施改善處理[4]。

通過(guò)泵對(duì)高溫介質(zhì)實(shí)施輸送中，在介質(zhì)的溫度超過(guò)了300 ℃時(shí)，介質(zhì)溫度傳遞至軸承架其端面位置約有200 ℃。對(duì)上述情況進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，在傳動(dòng)端的一側(cè)，通過(guò)設(shè)置一個(gè)對(duì)流風(fēng)扇，并做好邊界條件控制。在軸承位處，溫度的載荷一般在60 ℃，而在集油腔體內(nèi)，溫度荷載與室溫相同，一般在25 ℃左右。針對(duì)軸承架外表面，空氣強(qiáng)制性對(duì)流傳熱的系數(shù)一般為250 W/m2·K，在軸承架與泵蓋接觸面位置處，溫度載荷是200 ℃，需要通過(guò)添加冷卻水，避免載荷溫度過(guò)高。軸承架法蘭位置溫度載荷應(yīng)與室溫持平（25 ℃）。

隨介質(zhì)的溫度呈現(xiàn)逐漸增加的狀態(tài)，軸承架熱通量情況呈現(xiàn)線(xiàn)性增加，且增加量要比前3種類(lèi)型軸承架都要快很多，軸承和軸承架溫度也呈現(xiàn)更低情況。若介質(zhì)溫度為300 ℃條件下，軸承架還能安全運(yùn)行，而在450 ℃其增加量還較快，這也表明在更高的溫度工況中，軸承架的散熱效果仍然很好[5]。

2? ? 重載化工流程泵泵軸熱力耦合的強(qiáng)度與疲勞壽命的分析和優(yōu)化

2.1? 對(duì)三維建模和優(yōu)化處理

以二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)為依據(jù)，在三維軟件的幫助下，對(duì)圖紙進(jìn)行數(shù)字化處理，完成3D建模，最終獲得的泵軸結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.2? 網(wǎng)格劃分

完成三維的模型建立后，直接導(dǎo)入ICEM軟件中，完成網(wǎng)格的劃分。在劃分過(guò)程中，還需要進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，為進(jìn)一步簡(jiǎn)化這種方式，可通過(guò)利用全四面體類(lèi)型非結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格，完成劃分。同時(shí)，針對(duì)關(guān)鍵性部位，可以利用加密性網(wǎng)格進(jìn)行妥善處理。泵軸網(wǎng)格的實(shí)際情況如圖4所示。

2.3? 對(duì)模型材料進(jìn)行設(shè)置

泵軸在選擇中，使用20 Cr13的結(jié)構(gòu)鋼，密度為7 750 kg/m3，彈性的模量為2.23E+11，泊松比為0.297，σa=500 MPa，σb=650 MPa。對(duì)于其他材料而言，在參數(shù)性能方面，則是以系統(tǒng)實(shí)際缺省值為依據(jù)，完成具體數(shù)值的設(shè)置，并通過(guò)查閱相關(guān)材料，完成相應(yīng)內(nèi)容定義。

2.4? 對(duì)模型邊界的條件以及計(jì)算變量進(jìn)行設(shè)置

泵軸轉(zhuǎn)速設(shè)置為1 495 r/min，聯(lián)軸器最大扭力16 515 kN，在葉輪位置處，最大扭反力為14 525 kN。在葉輪垂直的方向，最大受力為313 kN，是重力與徑向力的總和。兩軸承支反力分別是114 kN與850 kN。在葉輪側(cè)端面，溫度為200 ℃[6]。

2.5? 模擬性計(jì)算以及對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果的提取與分析

軸系于額定的載荷條件下會(huì)產(chǎn)生變形，主要是于葉輪的一側(cè)發(fā)生，最大的變形量約是0.12 mm;而軸系應(yīng)力主要于鍵槽與軸階的倒角位置進(jìn)行集中，最大的應(yīng)力約是366 MPa，比Cr13要求許用的應(yīng)力還要低。因此，此載荷并不會(huì)造成泵軸發(fā)生斷裂情況，若要進(jìn)一步提高安全性系數(shù)，可對(duì)上述薄弱的部位泵軸實(shí)施優(yōu)化。

在對(duì)泵軸的前六階相應(yīng)固有性頻率分析中，可知泵額定轉(zhuǎn)數(shù)是14 870 r/min，因此，泵軸是不會(huì)受到共振的破壞的。

在應(yīng)力載荷循環(huán)的次數(shù)是105，所對(duì)應(yīng)疲勞的極限為σ-1=540 MPa;在應(yīng)力載荷循環(huán)的次數(shù)是107，所對(duì)應(yīng)疲勞的極限是σ-1=393 MPa。應(yīng)力越小，其運(yùn)行的壽命就會(huì)越長(zhǎng)，于最大的應(yīng)力值364 MPa條件下進(jìn)行25 000 h的運(yùn)行也不會(huì)達(dá)到疲勞極限。因此，此泵軸符合設(shè)計(jì)要求。

2.6? 泵軸結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

據(jù)以上對(duì)泵軸結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與疲勞壽命進(jìn)行分析和評(píng)估得知，此泵軸滿(mǎn)足了要求，如想繼續(xù)加強(qiáng)泵軸使用的安全性，要對(duì)泵軸的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，可通過(guò)對(duì)軸端懸臂比及軸階倒角進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。

3? ? 重載化工流程泵泵體與泵蓋結(jié)構(gòu)的熱力耦合和分析和優(yōu)化

3.1? 進(jìn)行三維建模和優(yōu)化

按照二維設(shè)計(jì)的圖紙要求，通過(guò)UG三維的軟件實(shí)施建模處理。針對(duì)泵體以及泵蓋等實(shí)施三維模型的建立，對(duì)泵相應(yīng)進(jìn)出口的管路及機(jī)封的腔體實(shí)施優(yōu)化和處理。

3.2? 網(wǎng)格的劃分

在完成三維模型建立后，需要將其導(dǎo)入相應(yīng)軟件中，然后進(jìn)行分區(qū)處理，以更好地進(jìn)行網(wǎng)格劃分。在獨(dú)立分片算法的幫助下，針對(duì)泵體與泵蓋，能夠?qū)崿F(xiàn)四面體類(lèi)型非結(jié)構(gòu)性的網(wǎng)格劃分;針對(duì)管路，可以進(jìn)行六面體的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分;針對(duì)關(guān)鍵性部位，可以實(shí)施局部加密處理。

3.3? 對(duì)模型材料進(jìn)行設(shè)置

針對(duì)泵體、進(jìn)出口的管路及泵蓋等，使用1.431 7的不銹鋼，密度是7 741 kg/m3，彈性的模量是2.23E+11，泊松比是0.284，熱膨脹的系數(shù)是1.02e-5C-1。在螺栓和與螺母材質(zhì)選擇上，可采用42 CrMo的結(jié)構(gòu)鋼。而對(duì)于其他材料而言，在參數(shù)性能方面，則是以系統(tǒng)實(shí)際缺省值為依據(jù)，完成具體數(shù)值設(shè)置，并通過(guò)查閱相關(guān)材料完成相應(yīng)內(nèi)容定義。

3.4? 模型邊界的條件和計(jì)算變量的設(shè)置

對(duì)泵體及泵蓋相關(guān)參數(shù)設(shè)置中，對(duì)其全部鏈接的螺栓的受力是拉力加上預(yù)緊力，為87.37 kN;針對(duì)泵體及管路，在進(jìn)行法蘭參數(shù)設(shè)置時(shí)，法蘭螺栓受力為21.40 kN，是拉力與預(yù)緊力的總和。對(duì)其他的參數(shù)，按照以下幾種方案進(jìn)行設(shè)置，從而完成壓力情況、溫度等因素等對(duì)泵體及泵蓋的強(qiáng)度影響分析。

（1）對(duì)原泵的材料是1.431 7的不銹鋼，壁厚是1.7 cm，研究運(yùn)行的工況改變后的原泵。

對(duì)于方案Ⅰ而言，是高溫高壓的工況條件下，介質(zhì)的溫度按照高溫為300 ℃，泵體和泵蓋、進(jìn)出口的管路，內(nèi)腔壓力為10 MPa實(shí)施設(shè)置[7]。

對(duì)于方案Ⅱ而言，介質(zhì)溫度可設(shè)置為300 ℃，對(duì)于泵體和泵蓋、進(jìn)出口的管路，內(nèi)腔壓力設(shè)置為2.5 MPa。

對(duì)于方案Ⅲ而言，介質(zhì)的溫度可按照室溫進(jìn)行設(shè)置，對(duì)于泵體和泵蓋、進(jìn)出口的管路，內(nèi)腔壓力設(shè)置為10 MPa。

（2）在高溫高壓的狀態(tài)下，所使用的材料是1.421 8的不銹鋼類(lèi)型，對(duì)泵結(jié)構(gòu)實(shí)施改變來(lái)研究。

在方案Ⅳ中，把壁厚改成3 cm后，實(shí)施熱力耦合的分析。

在方案Ⅴ中，把壁改成4.5 cm厚度后，實(shí)施熱力耦合的分析。

（3）在高溫高壓條件下，壁厚控制在1.7 cm左右，同時(shí)做好泵材料的配置。在方案Ⅵ中，選擇ZG240類(lèi)型材料替代原本的材料，然后進(jìn)行熱力耦合分析。

對(duì)變量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，主要對(duì)變形、安全性系數(shù)、應(yīng)變以及應(yīng)力等實(shí)施分析。

3.5? 對(duì)模型的結(jié)果及優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行分析

在方案Ⅰ中：通過(guò)對(duì)泵體與泵蓋總變形情況分析得知，變形主要在泵體的前腔區(qū)域和泵蓋其機(jī)封腔的區(qū)域發(fā)生，于熱力耦合的條件下，最大的變形量約是3.4 mm，而在實(shí)際的應(yīng)用中，由于機(jī)封腔體內(nèi)液體在經(jīng)過(guò)相應(yīng)的冷卻與降壓處理，往往不會(huì)發(fā)生很大變化，在后面實(shí)施分析中也就主要對(duì)泵體實(shí)際前腔具有危險(xiǎn)性的區(qū)域進(jìn)行考慮。

泵體與泵蓋等效應(yīng)力通過(guò)分析，應(yīng)力主要集中在支撐座、泵體、泵蓋等位置，在支撐座與泵蓋的環(huán)腔附近還有著較大的等效應(yīng)力，為1 170 MPa，在改進(jìn)時(shí)，要對(duì)此類(lèi)部位進(jìn)行特別的加厚處理。

泵體及泵蓋具有安全性系數(shù)，系數(shù)值主要是通過(guò)對(duì)其材料實(shí)際物理性能以及具有的結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化大小等實(shí)施綜合性計(jì)算得到。安全系數(shù)越大，就表示越安全，安全系數(shù)低于1時(shí)就說(shuō)明不合格，在設(shè)計(jì)時(shí)一定要注重防范。分析得知，于熱力耦合的情況下，安全系數(shù)大部分是低于1的，說(shuō)明存在很不安全性，在改進(jìn)時(shí)一定要對(duì)此類(lèi)部位進(jìn)行特別的加厚處理。

在方案Ⅱ中：通過(guò)對(duì)泵體與泵蓋總變形情況分析得知，變形和方案Ⅰ類(lèi)似，最大的變形量于高溫標(biāo)準(zhǔn)的壓力下約是1.67 mm。而在實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)封的腔體內(nèi)所具有液體被降壓處理，因此，形狀并不會(huì)有很大的變化，在后面實(shí)施分析中就主要是對(duì)泵體所具有前腔內(nèi)危險(xiǎn)性的區(qū)域進(jìn)行考慮。

通過(guò)泵體與泵蓋等效應(yīng)力進(jìn)行分析，應(yīng)力和方案Ⅰ類(lèi)似，最大的等效應(yīng)力于高溫標(biāo)準(zhǔn)的壓力下約是550 MPa。

對(duì)泵體與泵蓋安全系數(shù)分析得知，于高溫標(biāo)準(zhǔn)的壓力下，泵體泵蓋大部分的安全系數(shù)都是超過(guò)2.5的，在理論上十分安全。

在方案Ⅲ中：通過(guò)對(duì)泵體與泵蓋總變形情況分析得知，變形和方案Ⅰ類(lèi)似，最大的變形量于常溫高壓條件為0.95 mm。在應(yīng)用中，泵蓋內(nèi)機(jī)封腔體中的液體處于降壓狀態(tài)時(shí)，變形并不會(huì)很大，在后面進(jìn)行分析中主要對(duì)泵體前腔危險(xiǎn)的區(qū)域進(jìn)行考慮。

通過(guò)泵體與泵蓋等效應(yīng)力進(jìn)行分析，應(yīng)力主要的集中區(qū)域和方案Ⅰ也較為類(lèi)似，最大的應(yīng)力于常溫高壓條件下約380 MPa。

對(duì)泵體與泵蓋安全系數(shù)分析得知，于常溫高壓條件下，泵體泵蓋大部分安全系數(shù)都是超過(guò)3的，在理論上屬于十分安全。

在方案Ⅳ中：通過(guò)對(duì)泵體與泵蓋總變形情況分析得知，變形主要在泵體的前腔區(qū)域和泵蓋的機(jī)封腔等區(qū)域集中，最大的變形量于熱力耦合條件下約是 2.13 mm。

通過(guò)對(duì)泵體與泵蓋等效應(yīng)力進(jìn)行分析，其應(yīng)力主要的集中區(qū)域和方案Ⅰ也較為類(lèi)似，最大的應(yīng)力于熱力耦合下約是780 MPa。

對(duì)泵體與泵蓋安全系數(shù)進(jìn)行分析得知，于熱力耦合條件下，泵體泵蓋還存在一部分是低于1的，說(shuō)明存在一定的不安全性，在改進(jìn)時(shí)可對(duì)此類(lèi)部分進(jìn)行特別的加厚處理。

在方案Ⅴ中：通對(duì)泵體與泵蓋總變形情況分析得知，其變形發(fā)生的區(qū)域和Ⅳ較為類(lèi)似，主要在泵體的前腔區(qū)域和泵蓋的機(jī)封腔等區(qū)域集中，最大的變形量于熱力耦合條件下約是1.06 mm。

通過(guò)對(duì)泵體與泵蓋等效應(yīng)力進(jìn)行分析，應(yīng)力主要的集中區(qū)域和方案Ⅰ也較為類(lèi)似，在熱力耦合的條件，最大應(yīng)力為450 MPa，在安全范圍之內(nèi)。

對(duì)泵體與泵蓋安全系數(shù)分析得知，于熱力耦合條件下，泵體泵蓋大部分是超過(guò)2的，說(shuō)明理論上較為安全。

在方案Ⅵ中：通過(guò)對(duì)泵體與泵蓋總變形情況分析得知，變形主要在泵體的前腔區(qū)域和泵蓋的機(jī)封腔等區(qū)域集中，最大的變形量于熱力耦合條件下約是3.56 mm。

通過(guò)對(duì)泵體與泵蓋等效應(yīng)力進(jìn)行分析，應(yīng)力主要的集中區(qū)域和方案Ⅰ也較為類(lèi)似，最大的應(yīng)力在熱力耦合的條件下約是1 300 MPa，在改進(jìn)中要對(duì)此類(lèi)部位特別進(jìn)行加厚處理。

對(duì)泵體與泵蓋安全系數(shù)分析得知，于熱力耦合條件下，泵體泵蓋大部分多是低于1的，說(shuō)明存在很不安全性，在改進(jìn)時(shí)可對(duì)此類(lèi)部分進(jìn)行特別加厚的處理。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)使用有限元的分析法，對(duì)泵壓力、結(jié)構(gòu)形式以及溫度、材料的配置進(jìn)行分析，對(duì)一系列的重載化工流程泵進(jìn)行優(yōu)化和設(shè)計(jì)，保證其能安全可靠運(yùn)行的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期的縮短，減少了材料的使用，對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有積極的影響。

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