一、气动隔膜泵的特点： 1、压缩空气为动力。 2、是一种由膜片往复变形造成容积变化的容积泵，其工作原理近似于柱塞泵，由于隔膜泵工作原理的特点，因此隔膜泵具有以下特点:（1）泵不会过热：压缩空气作动力，在排气时是一个膨胀吸热的过程，气动泵工作时温度是降低的，无有害气体排出。 （2）不会产生电火花：气动隔膜泵不用电力作动力，接地后又防止了静电火花（3）可以通过含颗粒液体：因为容积式工作且进口为球阀，所以不容易被堵。（4）对物料的剪切力极低：工作时是怎么吸进怎么吐出，所以对物料的搅动最小，适用于不稳定物质的输送（5）流量可调节，可以在物料出口处加装节流阀来调节流量。 （6）具有自吸的功能。 （7）可以空运行，而不会有危险。（8）可以潜水工作。（9）可以输送的流体极为广泛，从低粘度的到高粘度的， 从腐蚀性得到粘稠的。 （10）没有复杂的控制系统，没有电缆、保险丝等。（11）体积小、重量轻，便于移动。 （12）无需润滑所以维修简便，不会由于滴漏污染工作环境。（13）泵始终能保持高效，不会因为磨损而降低。（14）百分之百的能量利用，当关闭出口，泵自动停机，设备移动、磨损、过载、发热（15）没有动密封，维修简便避免了泄漏。 工作时无死点。 二、电动隔膜泵的特点： 1、 不需灌引水，自吸能力达7米以上。 2、 通过性能好，直径在10毫米以下的颗粒、泥浆等均可以毫不费力地通过。 3、 由于隔膜将被输送介质和传动机械件分开，所以介质绝对不会向外泄漏。且泵本身无轴封，使用寿命大大延长。根据不同介质，隔膜分为氯丁橡胶、氟橡胶、丁晴橡胶等，完全可以满足不同用户的要求。 4、 体积小重量轻：由于采用了行星摆线传动结构，故使泵型获得小尺寸如与同类型泵来比较，其体积重量均下降一半左右。 5、 泵体介质流经部份，可根据用户要求，分为铸铁、不锈钢、衬胶、电机分为普通式、防爆式、调速式，目前该泵正应用在下列场合。 关于泵动力体系数据摹拟和预设探究 1、密封件的结构设计 流体动力密封的作用原理是依靠半开式叶轮的背叶片，以及副叶轮在旋转时对输送介质作功而形成逆压来阻止介质的泄漏，从而实现渣浆泵在运转时无泄漏。水泵在本文直接将副叶轮部分简化，改为在叶轮前后盖板安装副叶片的形式。因机械密封具有密封效果好、不磨损转轴、使用寿命长、消耗功率小等优点，因此在动密封部位采用机械密封作为停车密封比较多。 另外用填料密封进一步净化机械密封用水，达到优质密封的目的。 1.1 组合密封件结构设计计算 副叶片外径均是由计算确定的，通常副叶片的外径等于或小于泵叶轮的外径，其内径应取较小的值，因为在同样条件下内径越小产生的密封压头越大，所以前后盖板上的副叶片的内径通常取与轮毅或轴套相同的尺寸。 在叶轮前后盖板平面上作几条开式径向肋筋，这就是副叶片。 实验表明，副叶片的叶片形状对其产生的密封压头影响很小，所以通常多采用径向叶片，这可简化制造工艺。 叶片数通常为 6～8 片，视叶轮大小而定。 有的叶轮由于尺寸较大，叶片数达 10 片以上。本设计因为叶轮为370 mm，故可取副叶片为 12 片，前后盖板均有。副叶片结构图。 虽然各种试验表明，轴向间隙不能过小，特别在输送磨蚀性强的渣浆时，旋转件与壳体间的磨损十分突出，想要保持较小间隙是很难的。一般可取轴向间隙为 2～3mm，径的径向间隙均以小为好，但从制造、装配和输送介质中的悬浮固体颗粒大小来考虑向间隙可稍大一些。本设计的间隙取 2 mm.总轴向力 A 计算为： A=A 1 - A 2 +G（1）式（1）中，A1为副叶片轴向力，N；A2为轮盖轴向力，N；G 为轮叶本身重力，N. 加上副叶片后，副叶片强迫后泵腔的液体旋转从而改变叶轮后盖板上的压力分布，而达到平衡的轴向力的目的，则： F=πω2ρ16［（s+t s）2 - 1］（R 2 e - R 2 b）（2）要达到实现轴向力平衡只须满足：A=F，只要确定了轮毂半径 R b、叶片厚度 s 和间隙 t，则可确定背叶片外径De.间隙 t 越小则平衡能力越大，但要满足加工工艺的要求，一般取 t=0.5～2 mm，叶片高度对功率消耗有一定的影响，s=5～10 mm.将 s=12 mm，t=2 mm，背叶片外径 De= 300 mm，轮毂半径 185 mm 带入上式可计算出轴向力为2.93×10 6 N.1.2 固液两相流泵的设计参数 本论文选用泵为 150- 50 型固相两相流离心泵，是使用在化工生产或其它两相流介质下的固液两相流泵系列，设计参数为：体积流量 150 m 3 /h，额定扬程 50 m，叶片数 5，叶轮额定转速 1 480 r/min，固相质量浓度 15%，固液混合比重 。 1.7，固相粒径 0.05 mm. 经换算可知，该泵的比转数 n s = 3.65n Q姨H 3/4 =58，属低比转数泵。清水流场密度取 ρ液=1 000 kg/m 3，则固体颗粒密度 ρ固=2 300 kg/m 3，混合物中固相体积比浓度c v =15%.2、Fluent 数值模拟 计算流体动力学简称CFD，是通过计算机数值计算和图象显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。CFD的基本思想可以归结为：把原来的时间域及空间域上连续的物理量的场，如速度场和压力场，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起来关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值。 2.1 三维实体建模 高质量的实体建模是网格划分的必要前提，直接影响网格质量的生成，最终决定数值计算结果的正确性与可靠性，因此建模过程至关重要。FLUENT 的前处理模块 GAMBIT 一般可用来建立不太复杂的模型，因 CFD 是针对泵内的流体部分进行数值计算，为便于 GAMBIT 的网格处理，将在 Pro/E 中对泵内流道的流体部分直接实体建模。 2.2 网格划分 理论上，用于 CFD 计算的网格尺寸越小，数量越多，则计算结果就越接近实际流场。但综合考虑到计算机硬件的匹配以及计算的稳定性和收敛性等问题，本文经多次划分检查网格质量并计算，选用了合适的网格尺寸。 各过流部件流道的网格划分单元体数量为：Nodes 有 758 417；Faces 有 7 189 113；Cells 有 3 431 617.2.3 后处理部分 按收敛判断依据完成计算，再利用 FLUENT、ANSYS进行数据处理和图像显示，并进行分析研究。分别模拟出固液两相流泵在清水流场和固液两相流场在转速 300 rpm、转速 1 000 rpm 和额定转速 1 480 rpm 时的蜗壳、叶轮及其连接面、中分面等的相对速度矢量图和压力云图，由于篇幅限制，以下只列出转速为 1 480 rpm 时的部分相对速度矢量图和压力云图。 3、实验验证 对泵进行整机实验验证，在工况相同、固体颗粒浓度相同的情况下与传统密封的固液两相流泵比较，发现流体动力密封下泄漏量减少，同时泵的耐磨寿命大大提高。 4、水泵结语 对固液两相流泵的密封件进行改造，并对固液两相流泵内部三维湍流流动进行了数值模拟。利用数值模拟结果分析了固液两相在泵内的流动状况，对固液两相流泵内密封区域的压力、速度及相态分布分别进行了讨论：在叶轮背面与正面分别形成高压区域和低压区域，并且大小几乎相等，液流在各个压力面上的方向一致；背叶片和叶轮背面上的压力沿径向是逐渐增加的，在叶片的外边缘处压力达到最大值。 通过数值模拟发现该计算模型能较好地预测固液两相流泵在设计流量工况附近的密封性能以及密封泄露，分析可知副叶片形成的负压区能防止液体泄漏，与设计理论相吻合；并预测出能在泵的入口处减少内泄，泵出口处减少回流现象。 关于水泵材料的腐蚀知识说明 根据ISO8044和VDI3822，腐蚀是金属材料与其周围环境的反应，在大多数情况下，这种反应是一种只在电导体溶液（电解质）中发生的电化学反应。 这个又被成为氧化还原反应，因为期间同时出现两个反应，一个是阳极氧化（金属溶解），一个是阴极还原。 腐蚀的结果是材料发生显著变化，导致系统或构件功能受到损害。腐蚀损坏可以通过防腐措施进行限制或避免。 腐蚀类型不同，产生的损坏形式也不一样。最常见、最主要的腐蚀类型是湿腐蚀。 一、无机械应力1、均匀腐蚀 均匀腐蚀是发生在金属表面全部或大部分的腐蚀率相同的腐蚀。见下图： 2、局部腐蚀 与其相反的局部腐蚀，则是指发生在金属表面各个局部的腐蚀。其根源是由于形成溶解度不同的腐蚀产物从而导致的局部不同的腐蚀负荷（温度、浓度、流速等）。见下图： 3、点蚀 点蚀是一种受限于电化学、局部的、导致形成点状空穴的材料腐蚀。其根源在于存在腐蚀因素，主要是氯化物。点蚀现象在不锈钢和铝合金上尤为严重。 4、缝隙腐蚀 缝隙腐蚀是发生在同类金属之间或金属和非金属之间的狭窄缝隙。因为氯化物增加或形成氧化层的氧气减少，从而产生腐蚀因素。 5、接触腐蚀 接触腐蚀（电偶腐蚀）是因为金属之间的腐蚀电极电位不同，形成腐蚀因素而发生的。期间，电极电位较低的金属（阳极）溶解速度加快，电极电位高的金属则成为阴极反应面。 腐蚀速度由腐蚀电极电位之差和两个反应面的比率决定。当腐蚀电极电位差别很大时，如果阳极面积很小，而阴极面积很大，则是极为不利的。 6、选择性腐蚀 选择性腐蚀是一种某些晶界成分或者合金成分优先腐蚀的腐蚀类型。选择性腐蚀的形式有石墨化腐蚀、晶间腐蚀、脱锌和脱铝等。 7、石墨化腐蚀 石墨化腐蚀是一种灰铸铁中因防护层不不足导致金属成分溶解的选择性腐蚀。最后只剩下最初形状的、充满腐蚀产物的石墨框架。 8、晶间腐蚀 晶间腐蚀是指晶粒边界发生的优先腐蚀。不锈钢中，由于碳向晶粒边界扩散，导致“贫铬”，从而引发晶间腐蚀。这种腐蚀类型会导致晶粒的迅速衰变。 9、脱锌或脱铝 脱锌或脱铝是有色金属因为金属锌或铝的选择性腐蚀引起的。 10、静态腐蚀 静态腐蚀是在不流动的液体中发生的腐蚀，这种腐蚀只发生在设备停止运转期间。11、微生物腐蚀 微生物腐蚀是一种受微生物影响的腐蚀，例如硫酸盐还原细菌。 二、带有机械应力1、侵蚀-腐蚀 侵蚀-腐蚀是机械表面剥蚀和腐蚀的交互作用，在这个过程中，因为防护层受到破坏而产生剥蚀，剥蚀的后果是腐蚀。 2、空蚀 空蚀是指空化和腐蚀的交互作用，在这个过程中，由于防护层受到局部空化破坏，从而导致并加快了腐蚀。 3、摩擦腐蚀 摩擦腐蚀是指因机械摩擦导致表面层或钝化层受损从而受到腐蚀介质影响的腐蚀。 4、应力腐蚀 应力腐蚀是指金属在承受各种拉载荷时因具体腐蚀介质影响而出现裂纹的现象，在这个过程中，材料无明显腐蚀产物，脆性断裂。 5、腐蚀疲劳 腐蚀疲劳是指金属由于机械交变载荷与腐蚀交互作用所造成的低变形、大多跨晶粒断裂的现象。