CN112780578A - 离心泵环形密封摩擦因子与损失系数测定装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了离心泵环形密封摩擦因子与损失系数测定装置与方法，包括轴、入水室中部支撑、入水室右部支撑、出水室左部支撑和固定基座，轴与入水室中部支撑之间设有轴承支架，轴承支架内部设有轴承，入水室中部支撑顶端一侧设有入水法兰，入水室右部支撑一侧的设有法兰管一，出水室左部支撑一侧设有法兰管三，法兰管三与法兰管一之间设有法兰管二，法兰管二内部设有轴套，出水室左部支撑一侧设有密封端盖，密封端盖与轴之间通过滑动轴承连接，出水室左部支撑顶端设有出水法兰。有益效果：能够对离心泵环形密封摩擦因子与损失系数进行测定，另外能够在不影响其他装的基础上对定子进行方便的拆装，提高了实验的便捷程度。

Description

离心泵环形密封摩擦因子与损失系数测定装置与方法
技术领域
本发明涉及实验装置技术领域，具体来说，涉及离心泵环形密封摩擦因子与损失系数测定装置与方法。
背景技术
离心泵作为流体输送的关键设备，被广泛应用于电力、石油、化工等多个工业生产领域。为了保证离心泵的容积效率，离心泵内应用了多种环形密封结构。此类环形密封的表面摩擦因子、损失系数对密封间隙内流动特性有重要影响，进而直接影响离心泵的效率及转子系统的整体振动特性。
因此，对离心泵环形密封摩擦因子与损失系数进行测量测定具有重要的工程应用价值。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出离心泵环形密封摩擦因子与损失系数测定装置与方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本发明采用的具体技术方案如下：
离心泵环形密封摩擦因子与损失系数测定装置与方法，包括轴、入水室中部支撑、入水室右部支撑、出水室左部支撑和若干固定基座，所述入水室中部支撑、所述入水室右部支撑和所述出水室左部支撑分别均位于所述固定基座的顶端并与所述固定基座固定连接，所述轴穿插于所述入水室中部支撑、所述入水室右部支撑和所述出水室左部支撑，所述轴与所述入水室中部支撑之间设置有轴承支架，所述轴承支架的内部设置有若干套设于所述轴的轴承，所述轴承支架的一侧设置有套设于所述轴的轴承端盖，所述入水室中部支撑顶端的一侧设置有入水法兰，所述入水室右部支撑一侧的中间位置设置有法兰管一，所述出水室左部支撑一侧的中间位置设置有法兰管三，所述法兰管三与所述法兰管一之间设置有套设于所述轴的法兰管二，所述法兰管二的内部设置有与所述轴相配合连接的轴套，所述出水室左部支撑远离所述法兰管三的一侧设置有密封端盖，所述密封端盖与所述轴之间通过滑动轴承相配合连接，所述出水室左部支撑顶端的中间位置设置有出水法兰。
进一步的，所述入水室中部支撑与所述入水室右部支撑之间、所述法兰管二与所述法兰管一和所述法兰管三之间均通过若干螺栓固定连接。
进一步的，所述法兰管二与所述法兰管一之间设置有垫片一，所述法兰管二与所述法兰管三之间设置有垫片二。
进一步的，所述轴承之间设置有轴承定位轴套。
进一步的，所述轴承支架远离所述轴承端盖的一侧设置有机械密封。
进一步的，所述入水室右部支撑与所述入水室中部支撑之间设置有毡圈一，所述密封端盖与所述出水室左部支撑之间设置有毡圈二，所述轴承端盖与所述轴承支架之间设置有毡圈三。
进一步的，所述入水室中部支撑顶端的中间位置设置有排气孔，所述轴承支架和所述出水室左部支撑一侧的底端分别均设置有排水孔。
进一步的，所述入水室右部支撑的内部设置有压力传感器一，所述法兰管二内部的一端设置有压力传感器二，所述法兰管二内部的另一端设置有压力传感器三，所述出水室左部支撑内部的一侧靠近所述轴的位置设置有压力传感器四。
进一步的，包括以下步骤：
改变流体流量，利用流量计读取50次流量大小，每次改变流量都可以得到一个流量数据，将第j次数据记为Qj，j＝1～50。根据公式
Figure BDA0002911247400000021
计算得到相应的流体流速vj。式中Di为实验流段轴直径；D0为轴套直径。
相应地，利用压力传感器装置对每个被测点压力读取相应的50次压力数据，将第j次读取的压力大小记为P0j、P1j、P2j、P3j。
1、计算进口压力损失系数由
Figure BDA0002911247400000031
得到
Figure BDA0002911247400000032
。代入上述50组压力数据P0j、P1j与流体流速vj可得到相应的ηinj，对所得到的50个进口压力损失系数求平均数得到平均进口压力损失系数
Figure BDA0002911247400000033
式中ρ为流体密度。
2、计算出口压力损失系数
由
Figure BDA0002911247400000034
得到
Figure BDA0002911247400000035
。代入上述50组压力数据P2j、P3j与流体流速vj可得到50个ηout数据，将第j次数据记为ηoutj。对所得到的出口压力损失系数求平均数得到平均出口压力损失系数
Figure BDA0002911247400000036
3、计算摩擦因子
实验流段的摩擦系数
Figure BDA0002911247400000037
L为实验流道长度。代入不同组测得的流速vj与实验流道两端压力P1j、P2j可得到多个摩擦系数，记为f1、f2……f50。
根据所得到的多个摩擦系数与流体流速可得到拟合函数：
Figure BDA0002911247400000038
式中
Figure BDA0002911247400000039
a1、a2为拟合后得到的常数，即为通过本装置测定的摩擦因子。
本发明的有益效果为：通过该离心泵环形密封摩擦因子与损失系数测定装置与方法，从而能够对离心泵环形密封摩擦因子与损失系数进行测定，另外能够在不影响其他装的基础上对定子进行方便的拆装，提高了实验的便捷程度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的离心泵环形密封摩擦因子与损失系数测定装置的结构示意图；图中第四个测压点靠近轴的位置。
图中：
1、轴；2、轴承端盖；3、入水法兰；4、轴承支架；5、入水室中部支撑；6、毡圈一；7、入水室右部支撑；8、法兰管一；9、法兰管二；10、螺栓；11、法兰管三；12、轴套；13、出水室左部支撑；14、出水法兰；15、垫片一；16、垫片二；17、毡圈二；18、密封端盖；19、滑动轴承；20、固定基座；21、轴承；22、轴承定位轴套；23、机械密封；24、毡圈三；25、排气孔；26、排水孔；27、压力传感器一；28、压力传感器二；29、压力传感器三；30、压力传感器四。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
根据本发明的实施例，提供了离心泵环形密封摩擦因子与损失系数测定装置与方法。
实施例一：
如图1所示，根据本发明实施例的离心泵环形密封摩擦因子与损失系数测定装置与方法，包括轴1、入水室中部支撑5、入水室右部支撑7、出水室左部支撑13和若干固定基座20，所述入水室中部支撑5、所述入水室右部支撑7和所述出水室左部支撑13分别均位于所述固定基座20的顶端并与所述固定基座20固定连接，所述轴1穿插于所述入水室中部支撑5、所述入水室右部支撑7和所述出水室左部支撑13，所述轴1与所述入水室中部支撑5之间设置有轴承支架4，所述轴承支架4的内部设置有若干套设于所述轴1的轴承21，所述轴承支架4的一侧设置有套设于所述轴1的轴承端盖2，所述入水室中部支撑5顶端的一侧设置有入水法兰3，所述入水室右部支撑7一侧的中间位置设置有法兰管一8，所述出水室左部支撑13一侧的中间位置设置有法兰管三11，所述法兰管三11与所述法兰管一8之间设置有套设于所述轴1的法兰管二9，所述法兰管二9的内部设置有与所述轴1相配合连接的轴套12，所述出水室左部支撑13远离所述法兰管三11的一侧设置有密封端盖18，所述密封端盖18与所述轴1之间通过滑动轴承19相配合连接，所述出水室左部支撑13顶端的中间位置设置有出水法兰14。
在一个实施例中，所述入水室中部支撑5与所述入水室右部支撑7之间、所述法兰管二9与所述法兰管一8和所述法兰管三11之间均通过若干螺栓10固定连接。
在一个实施例中，所述法兰管二9与所述法兰管一8之间设置有垫片一15，所述法兰管二9与所述法兰管三11之间设置有垫片二16。
在一个实施例中，所述轴承21之间设置有轴承定位轴套22。
在一个实施例中，所述轴承支架4远离所述轴承端盖2的一侧设置有机械密封23。
在一个实施例中，所述入水室右部支撑7与所述入水室中部支撑5之间设置有毡圈一6，所述密封端盖18与所述出水室左部支撑13之间设置有毡圈二17，所述轴承端盖2与所述轴承支架4之间设置有毡圈三24。
在一个实施例中，所述入水室中部支撑5顶端的中间位置设置有排气孔25，所述轴承支架4和所述出水室左部支撑13一侧的底端分别均设置有排水孔26。
在一个实施例中，所述入水室右部支撑7的内部设置有压力传感器一27，所述法兰管二9内部的一端设置有压力传感器二28，所述法兰管二9内部的另一端设置有压力传感器三29，所述出水室左部支撑13内部的一侧靠近所述轴1的位置设置有压力传感器四30。
在一个实施例中，包括以下步骤：
改变流体流量，利用流量计读取50次流量大小，每次改变流量都可以得到一个流量数据，将第j次数据记为Qj，j＝1～50。根据公式
Figure BDA0002911247400000061
计算得到相应的流体流速vj。式中Di为实验流段轴直径；D0为轴套直径。
相应地，利用压力传感器装置对每个被测点压力读取相应的50次压力数据，将第j次读取的压力大小记为P0j、P1j、P2j、P3j。
1、计算进口压力损失系数
由
Figure BDA0002911247400000062
得到
Figure BDA0002911247400000063
。代入上述50组压力数据P0j、P1j与流体流速vj可得到相应的ηinj，对所得到的50个进口压力损失系数求平均数得到平均进口压力损失系数
Figure BDA0002911247400000064
式中ρ为流体密度。
2、计算出口压力损失系数
由
Figure BDA0002911247400000065
得到
Figure BDA0002911247400000066
。代入上述50组压力数据P2j、P3j与流体流速vj可得到50个ηout数据，将第j次数据记为ηoutj。对所得到的出口压力损失系数求平均数得到平均出口压力损失系数
Figure BDA0002911247400000067
3、计算摩擦因子
实验流段的摩擦系数
Figure BDA0002911247400000071
；L为实验流道长度。代入不同组测得的流速vj与实验流道两端压力P1j、P2j可得到多个摩擦系数，记为f1、f2……f50。
根据所得到的多个摩擦系数与流体流速可得到拟合函数：
Figure BDA0002911247400000072
式中
Figure BDA0002911247400000073
a1、a2为拟合后得到的常数，即为通过本装置测定的摩擦因子。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过该离心泵环形密封摩擦因子与损失系数测定装置与方法，从而能够对离心泵环形密封摩擦因子与损失系数进行测定，另外能够在不影响其他装的基础上对定子进行方便的拆装，提高了实验的便捷程度。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.离心泵环形密封摩擦因子与损失系数测定装置，其特征在于，包括轴(1)、入水室中部支撑(5)、入水室右部支撑(7)、出水室左部支撑(13)和若干固定基座(20)，所述入水室中部支撑(5)、所述入水室右部支撑(7)和所述出水室左部支撑(13)分别均位于所述固定基座(20)的顶端并与所述固定基座(20)固定连接，所述轴(1)穿插于所述入水室中部支撑(5)、所述入水室右部支撑(7)和所述出水室左部支撑(13)，所述轴(1)与所述入水室中部支撑(5)之间设置有轴承支架(4)，所述轴承支架(4)的内部设置有若干套设于所述轴(1)的轴承(21)，所述轴承支架(4)的一侧设置有套设于所述轴(1)的轴承端盖(2)，所述入水室中部支撑(5)顶端的一侧设置有入水法兰(3)，所述入水室右部支撑(7)一侧的中间位置设置有法兰管一(8)，所述出水室左部支撑(13)一侧的中间位置设置有法兰管三(11)，所述法兰管三(11)与所述法兰管一(8)之间设置有套设于所述轴(1)的法兰管二(9)，所述法兰管二(9)的内部设置有与所述轴(1)相配合连接的轴套(12)，所述出水室左部支撑(13)远离所述法兰管三(11)的一侧设置有密封端盖(18)，所述密封端盖(18)与所述轴(1)之间通过滑动轴承(19)相配合连接，所述出水室左部支撑(13)顶端的中间位置设置有出水法兰(14)。
2.根据权利要求1所述的离心泵环形密封摩擦因子与损失系数测定装置，其特征在于，所述入水室中部支撑(5)与所述入水室右部支撑(7)之间、所述法兰管二(9)与所述法兰管一(8)和所述法兰管三(11)之间均通过若干螺栓(10)固定连接。
3.根据权利要求1所述的离心泵环形密封摩擦因子与损失系数测定装置，其特征在于，所述法兰管二(9)与所述法兰管一(8)之间设置有垫片一(15)，所述法兰管二(9)与所述法兰管三(11)之间设置有垫片二(16)。
4.根据权利要求1所述的离心泵环形密封摩擦因子与损失系数测定装置，其特征在于，所述轴承(21)之间设置有轴承定位轴套(22)。
5.根据权利要求1所述的离心泵环形密封摩擦因子与损失系数测定装置与方法，其特征在于，所述轴承支架(4)远离所述轴承端盖(2)的一侧设置有机械密封(23)。
6.根据权利要求1所述的离心泵环形密封摩擦因子与损失系数测定装置，其特征在于，所述入水室右部支撑(7)与所述入水室中部支撑(5)之间设置有毡圈一(6)，所述密封端盖(18)与所述出水室左部支撑(13)之间设置有毡圈二(17)，所述轴承端盖(2)与所述轴承支架(4)之间设置有毡圈三(24)。
7.根据权利要求1所述的离心泵环形密封摩擦因子与损失系数测定装置，其特征在于，所述入水室中部支撑(5)顶端的中间位置设置有排气孔(25)，所述轴承支架(4)和所述出水室左部支撑(13)一侧的底端分别均设置有排水孔(26)。
8.根据权利要求1所述的离心泵环形密封摩擦因子与损失系数测定装置，其特征在于，所述入水室右部支撑(7)的内部设置有压力传感器一(27)，所述法兰管二(9)内部的一端设置有压力传感器二(28)，所述法兰管二(9)内部的另一端设置有压力传感器三(29)，所述出水室左部支撑(13)内部的一侧靠近所述轴(1)的位置设置有压力传感器四(30)。
9.离心泵环形密封摩擦因子与损失系数测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
改变流体流量，利用流量计读取50次流量大小，每次改变流量都可以得到一个流量数据，将第j次数据记为Qj，j＝1～50。根据公式
Figure FDA0002911247390000021
Figure FDA0002911247390000022
计算得到相应的流体流速vj。式中Di为实验流段轴直径；D0为轴套直径。
相应地，利用压力传感器装置对每个被测点压力读取相应的50次压力数据，将第j次读取的压力大小记为P0j、P1j、P2j、P3j。
1、计算进口压力损失系数
由
Figure FDA0002911247390000023
得到
Figure FDA0002911247390000024
代入上述50组压力数据P0j、P1j与流体流速vj可得到相应的ηinj，对所得到的50个进口压力损失系数求平均数得到平均进口压力损失系数
Figure FDA0002911247390000031
式中ρ为流体密度。
2、计算出口压力损失系数
由
Figure FDA0002911247390000032
得到
Figure FDA0002911247390000033
代入上述50组压力数据P2j、P3j与流体流速vj可得到50个ηout数据，将第j次数据记为ηoutj。对所得到的出口压力损失系数求平均数得到平均出口压力损失系数
Figure FDA0002911247390000034
3、计算摩擦因子
实验流段的摩擦系数f：
Figure FDA0002911247390000035
L为实验流道长度。代入不同组测得的流速vj与实验流道两端压力P1j、P2j可得到多个摩擦系数，记为f1、f2......f50。
根据所得到的多个摩擦系数与流体流速可得到拟合函数：
Figure FDA0002911247390000036
式中
Figure FDA0002911247390000037
α1、α2为拟合后得到的常数，即为通过本装置测定的摩擦因子。
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