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文檔簡介

1、第第8章章 泵、風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)系統(tǒng)的匹配泵、風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)系統(tǒng)的匹配n8.1 泵、風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作狀態(tài)點(diǎn)泵、風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作狀態(tài)點(diǎn)n8.2 泵、風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)泵、風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)n8.3 泵、風(fēng)機(jī)的安裝位置泵、風(fēng)機(jī)的安裝位置n8.4 泵、風(fēng)機(jī)的選用泵、風(fēng)機(jī)的選用8.1泵、風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作狀態(tài)點(diǎn)泵、風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作狀態(tài)點(diǎn)n8.1.1管網(wǎng)特性曲線管網(wǎng)特性曲線n1.枝狀管網(wǎng)的阻力特性枝狀管網(wǎng)的阻力特性(1)管段的阻力特性)管段的阻力特性2224224iiiisiiisiLSALRlvRlP(2) 枝狀管網(wǎng)的簡化枝狀管網(wǎng)的簡化1)管段串聯(lián))管段串聯(lián)2121212121 SSSLLPPPn

2、兩個(gè)管路構(gòu)成的回路(或虛擬回路)中,重力作用與輸入的全壓動(dòng)力均為零,則它們處于“水力并聯(lián)”地位,其阻力相等。2)管路)管路“水力并聯(lián)水力并聯(lián)”22122112121 SSSLLLPPn3)枝狀管網(wǎng),可經(jīng)過逐次簡化為一個(gè)管路。1V2ABAB3mCCnSSSSSNMMNSSSSS123mn(3)枝狀管網(wǎng)的阻力特性2SLP (4)管網(wǎng)特性曲線工程背景:通風(fēng)空調(diào)氣體管網(wǎng)機(jī)械循環(huán)采暖管網(wǎng)室外供熱管網(wǎng)空調(diào)冷凍水管網(wǎng)空調(diào)冷卻水管網(wǎng)2Zo11P1Z22Po2121122)()(SLPPPPgZPgZPPststePst反映了環(huán)境因素對(duì)流動(dòng)的影響。(4)管網(wǎng)特性曲線(4)管網(wǎng)特性曲線8.1.2管網(wǎng)特性曲線的影響

3、因素管網(wǎng)特性曲線的影響因素n影響管網(wǎng)特性曲線形狀的決定因素是阻抗S 。S值越大,曲線越陡 。1-272m)(kg 24(mkg 24( ARlsARlsiiisMiiiisLiS=f (l,d,k,) 8.1.2管網(wǎng)特性曲線的影響因素管網(wǎng)特性曲線的影響因素Pst反映了環(huán)境因素對(duì)流動(dòng)的影響。包括重力作用力、環(huán)境與管網(wǎng)交界面的壓力。其值的大小決定了管網(wǎng)特性曲線起點(diǎn)在縱坐標(biāo)上的位置。8.1.3管網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)泵、風(fēng)機(jī)性能的影響管網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)泵、風(fēng)機(jī)性能的影響n產(chǎn)品樣本給出的某種類型、規(guī)格的泵、風(fēng)機(jī)的性能曲線(或性能參數(shù)表),是根據(jù)某種標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下測(cè)試得到的數(shù)據(jù)整理繪制而成的。在實(shí)際使用中,工作流體的密度、轉(zhuǎn)

4、速等參數(shù)可能與試驗(yàn)時(shí)不一致,此時(shí)可根據(jù)相似律換算出新的流體密度、轉(zhuǎn)速等條件下泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線。n由于泵(風(fēng)機(jī))是在特定管網(wǎng)中工作,其出入口與管網(wǎng)的連接狀況一般與性能試驗(yàn)時(shí)不一致,將導(dǎo)致泵(風(fēng)機(jī))的性能發(fā)生改變(一般會(huì)下降),這稱為 “系統(tǒng)效應(yīng)”。 (1)入口系統(tǒng)效應(yīng)(b) 方形彎管(a)圓形彎管管道長度R(c) 進(jìn)口風(fēng)箱(1)入口系統(tǒng)效應(yīng)(2)出口系統(tǒng)效應(yīng)系統(tǒng)效應(yīng)管段長度)出口系統(tǒng)效應(yīng)系統(tǒng)效應(yīng)管段長度系 統(tǒng) 效 應(yīng) 曲 線計(jì) 算 1 0 0 % 的 效 應(yīng) 管 道 長 度 : 如 果 風(fēng) 速 是 1 2 . 5 m / s 以 下 取 2 . 5 倍 管 徑 為 長 度 , 那 么 風(fēng) 速

5、每 增 加 5 m / s , 例 : 風(fēng) 速 為 2 5 m / s , 取 5 倍 管 徑 為 1 0 0 % 效 應(yīng) 管 道 長 度 。 若 管 道 為 方 型 , 邊 長 分 別 為 a , b .出 口 斷 面1 . 00 . 60 . 80 . 90 . 70 . 50 . 4-R - ST - UV - WSPPR - SR - SS - TU - WW - XU直 徑 可 按 d = ( 4 a b / p i )離 心 式 風(fēng) 機(jī)長 度 增 加 1 倍 管 徑 。計(jì) 算 。0 . 5彎 鉤 接 口-U - VW - XX-UUW - X-WW-1 0 0 % 效 應(yīng) 管 道

6、長 度排 氣 管 道當(dāng) 量鼓 風(fēng) 斷 面鼓 風(fēng) 斷 面 面 積 出 口 斷 面 面 積壓 力 恢 復(fù)無 管 道 1 2 % 效 應(yīng) 管 長 2 5 % 效 應(yīng) 管 長 5 0 % 效 應(yīng) 管 長 1 0 0 % 效 應(yīng) 管 長0 5 0%1 0 0%8 09 0 %從風(fēng)機(jī)出口不規(guī)從風(fēng)機(jī)出口不規(guī)則的速度分布,則的速度分布,到管道內(nèi)氣流速到管道內(nèi)氣流速度規(guī)則分布的截度規(guī)則分布的截面之間的長度,面之間的長度,稱之為效應(yīng)管道稱之為效應(yīng)管道長度;為避免能長度;為避免能量損失,不應(yīng)在量損失,不應(yīng)在此長度內(nèi)安裝形此長度內(nèi)安裝形狀突變的管件或狀突變的管件或設(shè)備。設(shè)備。(2)出口系統(tǒng)效應(yīng))出口系統(tǒng)效應(yīng)-出口連接

7、彎管出口連接彎管(2)出口系統(tǒng)效應(yīng))出口系統(tǒng)效應(yīng)-系統(tǒng)效應(yīng)曲線系統(tǒng)效應(yīng)曲線W(100)0.415(7.5)(50)0.2(25)0.1(3.5) (4)(2.5)5 67(3)(4.5)8 9 10(5)60(30)30(15)(12.5)20(10)2540(20)50(25)X(150)0.6(200)0.8(250)1.0(500)2.0(750)3.0 (1000)4.0 (1250)5.0UVTSQRP系統(tǒng)效應(yīng)參數(shù),壓力損失-in.wg(Pa)風(fēng)速-100fpm(m/s) 泵泵(或風(fēng)機(jī)或風(fēng)機(jī))的性能曲線的性能曲線泵或風(fēng)機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下,揚(yáng)程H(全壓P)、功率N、效率隨流量Q變化的關(guān)系曲

8、線。其中最重要的是H-Q(或P-Q)曲線,它揭示了泵或風(fēng)機(jī)的兩個(gè)最重要、最有實(shí)用意義的參數(shù)揚(yáng)程H (或全壓P)與流量Q之間的關(guān)系。QCQH-QCHCN-Q-QNC6.1.4 泵(風(fēng)機(jī)) 在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作點(diǎn))()(QfPQfH8.1.4 泵(風(fēng)機(jī)) 在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作點(diǎn)n泵(風(fēng)機(jī)) 在管網(wǎng)中工作,其總工作流量即為管網(wǎng)的總流量,泵(風(fēng)機(jī))所提供的能量與管網(wǎng)中流體流動(dòng)所需的能量相等。 2)(SQHQfHstn將泵(風(fēng)機(jī)) 的實(shí)際H-Q性能曲線與其所在管網(wǎng)系統(tǒng)的管網(wǎng)特性曲線,用相同的比例尺、相同的單位繪在同一直角坐標(biāo)圖上,兩條曲線的交點(diǎn),即為該泵(風(fēng)機(jī))在該管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作狀態(tài)點(diǎn),或稱運(yùn)行工況點(diǎn),如

9、圖中的A點(diǎn)。 工況點(diǎn)8.1.4 泵(風(fēng)機(jī)) 在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作點(diǎn)n工況點(diǎn)的解析解法22210)(SQHQcQccQfHst工況點(diǎn)上,泵、風(fēng)機(jī)的工作流量即為管網(wǎng)中通過的流量,提供的壓頭與管網(wǎng)在該流量下流動(dòng)所需的壓頭相一致。穩(wěn)定工況穩(wěn)定工況點(diǎn)點(diǎn)穩(wěn)定工況8.1.2 泵(風(fēng)機(jī)) 在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作點(diǎn)泵(風(fēng)機(jī))的流量QB小于管路的流量QA時(shí),其壓頭HB大于管路的阻力HA,多余的能量將使流體加速,流量加大,工況點(diǎn)將自動(dòng)由B移向A。反之,如泵(風(fēng)機(jī))在C點(diǎn)工作,流量QC大于管路流量QA,其壓頭小于管路阻力,則流體減速,流量減小,工況點(diǎn)自動(dòng)由C移向A??梢姡珹點(diǎn)是穩(wěn)定工況點(diǎn)。 非穩(wěn)定工況非穩(wěn)定工況點(diǎn)點(diǎn)8.1.

10、2 泵(風(fēng)機(jī)) 在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作點(diǎn)性能曲線是駝峰形的泵(風(fēng)機(jī))。E點(diǎn)是不穩(wěn)定工況點(diǎn)。當(dāng)泵(風(fēng)機(jī))受到干擾時(shí)(如電壓波動(dòng)),如流量由E點(diǎn)向流量增大方向偏離時(shí),泵(風(fēng)機(jī))的壓頭大于管路阻力,管路中流速加大,流量增加,工況點(diǎn)繼續(xù)向流量增大的方向移動(dòng),無法回到原工作點(diǎn)。反之亦然。應(yīng)通過工況分析,使泵應(yīng)通過工況分析,使泵(風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)) 工作在穩(wěn)定工作工作在穩(wěn)定工作區(qū)!區(qū)!3.喘振及其防止方法喘振及其防止方法n當(dāng)風(fēng)機(jī)在非穩(wěn)定工作區(qū)運(yùn)行時(shí),可能出現(xiàn)一會(huì)兒由風(fēng)機(jī)輸出流體,一會(huì)兒流體由管網(wǎng)中向風(fēng)機(jī)內(nèi)部倒流的現(xiàn)象,專業(yè)中稱之為“喘振”。n并非在非穩(wěn)定區(qū)工作時(shí)必然發(fā)生喘振。例如當(dāng)風(fēng)機(jī)特性曲線峰值左側(cè)的曲線較平坦,運(yùn)

11、行工況點(diǎn)離峰值點(diǎn)較近,管網(wǎng)特性曲線的斜率較小,且管網(wǎng)中干擾能量較小、壓力波動(dòng)不大時(shí),風(fēng)機(jī)適當(dāng)減小輸氣量后能使壓力得到恢復(fù),風(fēng)機(jī)又回到原工況點(diǎn)工作。雖不穩(wěn)定,但不至于喘振。n當(dāng)風(fēng)機(jī)性能曲線峰值左側(cè)較陡,運(yùn)行工況點(diǎn)離峰值較遠(yuǎn)時(shí),才開始發(fā)生喘振。一般來說,軸流風(fēng)機(jī)比離心風(fēng)機(jī)易發(fā)生喘振,高壓風(fēng)機(jī)比低壓風(fēng)機(jī)易發(fā)生喘振。喘振現(xiàn)象發(fā)生后,設(shè)備運(yùn)行的聲音發(fā)生突變,流量、壓頭急劇波動(dòng),并發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)。如果不及時(shí)停機(jī)或采取措施消除,將會(huì)造成嚴(yán)重破壞。 3.喘振及其防止方法喘振及其防止方法n應(yīng)盡量避免設(shè)備在非穩(wěn)定區(qū)工作;n采用旁通或放空法;n增速節(jié)流法。 4.系統(tǒng)效應(yīng)對(duì)工況點(diǎn)的影響系統(tǒng)效應(yīng)對(duì)工況點(diǎn)的影響n通過選擇合

12、理的進(jìn)出口連接方式,可以減小或消除系統(tǒng)效應(yīng)對(duì)泵、風(fēng)機(jī)的性能產(chǎn)生的影響。當(dāng)確實(shí)因?qū)嶋H安裝位置限制等原因?qū)е聼o法避免系統(tǒng)效應(yīng)時(shí),應(yīng)在設(shè)計(jì)選用泵(風(fēng)機(jī))時(shí)將系統(tǒng)效應(yīng)的影響考慮在內(nèi)。 設(shè) 計(jì) 風(fēng) 量3 系 統(tǒng) 效 應(yīng)設(shè)計(jì)壓力低 效 率 下 的實(shí) 際 風(fēng) 量 下 的風(fēng) 量 損 失 4設(shè) 計(jì) 風(fēng) 量 下 系 統(tǒng) 效 應(yīng) 損 失不 考 慮 系 統(tǒng) 效 應(yīng) 的 曲 線 A考 慮 系 統(tǒng) 效 應(yīng) 的 假 想 曲 線 B12選 用 的 風(fēng) 機(jī) 曲 線 理 想 的 風(fēng) 機(jī) 壓 力 風(fēng) 量 曲 線 重點(diǎn)內(nèi)容重點(diǎn)內(nèi)容需要解決的問題:需要解決的問題:n聯(lián)合運(yùn)行設(shè)備組性能曲線聯(lián)合運(yùn)行設(shè)備組性能曲線n聯(lián)合運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的工況點(diǎn)聯(lián)

13、合運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的工況點(diǎn)n聯(lián)合運(yùn)行時(shí)任一設(shè)備的工況點(diǎn)聯(lián)合運(yùn)行時(shí)任一設(shè)備的工況點(diǎn)n部分設(shè)備工作時(shí)的工況點(diǎn)部分設(shè)備工作時(shí)的工況點(diǎn)n并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)與應(yīng)用并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)與應(yīng)用n串聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)與應(yīng)用串聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)與應(yīng)用8.1.5 管網(wǎng)系統(tǒng)中泵(風(fēng)機(jī)) 的聯(lián)合運(yùn)行何謂聯(lián)合運(yùn)行?何謂聯(lián)合運(yùn)行?兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的泵兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的泵(或風(fēng)機(jī)或風(fēng)機(jī))在同一管網(wǎng)系統(tǒng)在同一管網(wǎng)系統(tǒng)中共同工作,稱為聯(lián)合運(yùn)行。中共同工作,稱為聯(lián)合運(yùn)行。聯(lián)合運(yùn)行的目的是什么?聯(lián)合運(yùn)行的目的是什么?增加流量或增加壓頭;增加流量或增加壓頭;便于管網(wǎng)調(diào)節(jié),適應(yīng)用戶需求的變化便于管網(wǎng)調(diào)節(jié),適應(yīng)用戶需求的變化聯(lián)合運(yùn)行有哪些方式?聯(lián)合運(yùn)行有哪些方式?并聯(lián)

14、運(yùn)行;并聯(lián)運(yùn)行;串聯(lián)運(yùn)行串聯(lián)運(yùn)行6.1.5管網(wǎng)系統(tǒng)中泵(風(fēng)機(jī)) 的聯(lián)合運(yùn)行1. 泵(風(fēng)機(jī))并聯(lián)運(yùn)行工況分析QQQABCHQ多臺(tái)水泵在同一水池吸水,向同一管路供水。1. 泵(風(fēng)機(jī))并聯(lián)運(yùn)行工況分析QQQABCHQ多臺(tái)水泵(或風(fēng)機(jī))具有共同的吸水(氣)和出水(氣)管路。H=H1=H2Q=Q1+Q2H1H2Q1Q2HQ(1)并聯(lián)運(yùn)行工作的基本特征(2)并聯(lián)運(yùn)行設(shè)備組的性能曲線HQQaQbQa+QbIIIIIIabcHa=Hb=Hc在QH坐標(biāo)系上分別繪出各臺(tái)設(shè)備的QH性能曲線I,II;在縱軸上取壓力值H,做水平線,分別與各設(shè)備性能曲線相交,得到交點(diǎn)a,b,延長水平線H=Ha=Hb至C,且Qc=Qa+Q

15、b,c應(yīng)為并聯(lián)性能曲線上的點(diǎn)。另取壓力值,按上述方法可得并聯(lián)性能曲線上不同的點(diǎn)。將獲得的點(diǎn)光滑連線,即得兩臺(tái)泵 (風(fēng)機(jī)) 并聯(lián)運(yùn)行的聯(lián)合性能曲線。 nA是兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)管網(wǎng)系統(tǒng)的工作點(diǎn)。管網(wǎng)流量為QA。nB是兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)各臺(tái)水泵自身的工作點(diǎn),流量均是QB。nQA=2QBnHA=HB(3)兩臺(tái)相同的泵(或風(fēng)機(jī))并聯(lián)運(yùn)行QBQCAQABCHQBC過過A作水平作水平線與線與I交于交于BnC是其中一臺(tái)設(shè)備單單獨(dú)獨(dú)運(yùn)行時(shí)的工作點(diǎn)。管網(wǎng)流量為Qc,設(shè)備流量為Qc。nQcQB說明設(shè)備單獨(dú)運(yùn)行比參與并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的流量大。nQAQc并聯(lián)后總流量增加。nQA-QcHC并聯(lián)后壓頭增加。(3)兩臺(tái)相同的泵(或

16、風(fēng)機(jī))并聯(lián)運(yùn)行QBQCAQABCHQBCI與與III的交的交點(diǎn)點(diǎn)C(4)多臺(tái)相同泵(風(fēng)機(jī))并聯(lián)運(yùn)行BAHCQQ12Q是單機(jī)的性能曲線是兩臺(tái)設(shè)備并聯(lián)時(shí)的性能曲線是三臺(tái)設(shè)備并聯(lián)時(shí)的性能曲線是管網(wǎng)特性曲線 A是單機(jī)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的工況點(diǎn)B是兩臺(tái)并聯(lián)時(shí)的工況點(diǎn)C是三臺(tái)并聯(lián)時(shí)的工況點(diǎn) Q1是從單機(jī)增加至兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的流量增量; Q2是從兩臺(tái)增加至三臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的流量增量。Q2 Q1隨著并聯(lián)臺(tái)數(shù)的增多,隨著并聯(lián)臺(tái)數(shù)的增多,流量增加的效果變差。流量增加的效果變差。1陡降型性能曲線,1是兩臺(tái)并聯(lián)的性能曲線2平緩型性能曲線,2是兩臺(tái)并聯(lián)的性能曲線陡降型并聯(lián)得到的流量增量:Qc-Qa平緩型并聯(lián)得到的流量增量:Qb-

17、Qa Qc-Qa Qb-QaQ(5)設(shè)備性能對(duì)并聯(lián)運(yùn)行工況的影響性能曲線陡降型設(shè)備并聯(lián),流量增加更顯著。(6)管網(wǎng)特性對(duì)并聯(lián)運(yùn)行工況的影響IQHIIdQ2dQ111I 一臺(tái)設(shè)備的性能曲線II兩臺(tái)設(shè)備并聯(lián)的性能曲線1較陡的管網(wǎng)特性曲線1較緩的管網(wǎng)特性曲線管網(wǎng)特性曲線較陡時(shí)并聯(lián)得到的流量增量=dQ1管網(wǎng)特性曲線較緩時(shí)并聯(lián)得到的流量增量=dQ2dQ2dQ1管網(wǎng)特性曲線越平緩,設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行流管網(wǎng)特性曲線越平緩,設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行流量增加越顯著。量增加越顯著。(8)不同性能設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行ABCHQQCAEQBAQD+HF、分別是兩臺(tái)設(shè)備的性能曲線是兩臺(tái)設(shè)備并聯(lián)的性能曲線。是管網(wǎng)特性曲線A點(diǎn)是兩臺(tái)設(shè)備并聯(lián)工作的工

18、況點(diǎn),C、B分別是其中設(shè)備I和設(shè)備II的工作點(diǎn)E、D分別是設(shè)備I和設(shè)備II單獨(dú)在管網(wǎng)中運(yùn)行的工作點(diǎn)QAQD+QE!當(dāng)并聯(lián)工況點(diǎn)移至當(dāng)并聯(lián)工況點(diǎn)移至F F點(diǎn)時(shí),由于設(shè)備點(diǎn)時(shí),由于設(shè)備的壓頭不的壓頭不能大于能大于H HF F,因而不能輸出流量,此時(shí)應(yīng)停開設(shè)備,因而不能輸出流量,此時(shí)應(yīng)停開設(shè)備 工程中一般采用相同工程中一般采用相同的設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行。的設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行。n多臺(tái)設(shè)備并聯(lián)工作的總流量等于各設(shè)備流量之和,總壓頭與各設(shè)備壓頭相等。n多臺(tái)設(shè)備并聯(lián)工作的總流量小于并聯(lián)前各設(shè)備單獨(dú)工作的流量之和。n在同一管網(wǎng)系統(tǒng)中,任一設(shè)備參與并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的流量小于其單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的流量,壓頭則大于其單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的壓頭。n并聯(lián)臺(tái)

19、數(shù)增多,每并聯(lián)上一臺(tái)設(shè)備所增加的流量愈小,不宜采用過多設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行的方式。n管網(wǎng)特性曲線越陡,并聯(lián)運(yùn)行流量增加越少。n設(shè)備性能曲線越陡,并聯(lián)運(yùn)行流量增加越多。(9) 泵(風(fēng)機(jī))并聯(lián)運(yùn)行特點(diǎn)小結(jié)(10) 泵(風(fēng)機(jī))并聯(lián)運(yùn)行的應(yīng)用當(dāng)用戶需要流量大,而大流量的泵或風(fēng)機(jī)制造困難或造價(jià)太高時(shí);流量需求變化幅度大,通過停開設(shè)備臺(tái)數(shù)以調(diào)節(jié)流量時(shí);當(dāng)有一臺(tái)設(shè)備損壞,仍需保證供液(氣),做為檢修及事故備用時(shí)。 2. 泵泵(風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī))串聯(lián)運(yùn)行工況分析串聯(lián)運(yùn)行工況分析串聯(lián):第一臺(tái)設(shè)備出口與第二臺(tái)設(shè)備吸入口連接。QQ2Q1H1H2H=H1+H2H=H1+H2Q=Q1=Q2(1)串聯(lián)運(yùn)行工作的基本特征cIIIQc=Qa

20、=QbQHI,IIa,bHa,HbHc=Ha+Hb=2Hb(2)串聯(lián)運(yùn)行設(shè)備組的性能曲線(2)串聯(lián)運(yùn)行工況分析曲線是一臺(tái)設(shè)備的性能曲線曲線是兩臺(tái)設(shè)備串聯(lián)運(yùn)行的性能曲線曲線是管網(wǎng)特性曲線A點(diǎn)是串聯(lián)工作的工況點(diǎn),流量為QA,壓頭為HAB點(diǎn)是串聯(lián)工作時(shí)其中一臺(tái)設(shè)備的工況點(diǎn),流量為QB=QA,壓頭為HB;HA=2HB2HCC點(diǎn)是其中一臺(tái)設(shè)備單獨(dú)工作時(shí)的工況點(diǎn),流量為QC,壓頭為HC;HCHA,QcQA過過A作垂線作垂線線與線與I交于交于Bn串聯(lián)運(yùn)行的總流量和壓頭都比串聯(lián)前高。n表面上看,增加壓頭是串聯(lián)的目的。但最終目的一般還是為了滿足更大的流量需求。流量大,管網(wǎng)的阻力大,需要更大的動(dòng)力。n泵(風(fēng)機(jī))的

21、性能曲線越平坦,串聯(lián)后增加的流量和壓頭越大,越適合串聯(lián)工作。(3) 泵(風(fēng)機(jī))串聯(lián)運(yùn)行特點(diǎn)小結(jié)n一臺(tái)高壓的泵或風(fēng)機(jī)制造困難或造價(jià)太高;n在管網(wǎng)改建或擴(kuò)建時(shí),管網(wǎng)阻力加大,需要的壓頭提高;n一般應(yīng)采用性能相同的泵串聯(lián)工作;n下游水泵承受壓力較高,應(yīng)注意泵的強(qiáng)度;n風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作的操作可靠性差,一般不推薦采用。(4) 泵(風(fēng)機(jī))串聯(lián)運(yùn)行的應(yīng)用例:某管網(wǎng)使用水泵一臺(tái)。總流量為 200m3/h時(shí),管網(wǎng)總阻力是10m;管網(wǎng)進(jìn)出口高差10m?,F(xiàn)需將管網(wǎng)總流量增加50%,決定增加一臺(tái)相同的水泵,問新增加的水泵是并聯(lián)運(yùn)行好,還是串聯(lián)運(yùn)行好?1臺(tái)水泵的性能參數(shù)表H(m)32.52011Q(m3/h)1502002

22、20HQ10m200 220300IIIVIIIIabc解:作圖進(jìn)行工況分析。根據(jù)工況分析圖可知,串聯(lián)一臺(tái)后解:作圖進(jìn)行工況分析。根據(jù)工況分析圖可知,串聯(lián)一臺(tái)后管網(wǎng)的流量為管網(wǎng)的流量為220m3/h,不滿足要求;并聯(lián)一臺(tái)后流量為,不滿足要求;并聯(lián)一臺(tái)后流量為300m3/h,滿足要求。,滿足要求。HstH=Hst+SQ2 S=H/Q2思考:n有人說,相同的兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行,其流量應(yīng)等于任意一臺(tái)水泵單獨(dú)工作時(shí)流量的2倍,這種說法對(duì)嗎?n某管網(wǎng)需要的流量是200t/h,選擇兩臺(tái)額定流量為100t/h的水泵是否能夠滿足要求?試進(jìn)行分析。6.2 泵、風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)泵、風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)n6.2.1 調(diào)節(jié)管網(wǎng)

23、系統(tǒng)特性調(diào)節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)特性n1. 液體管網(wǎng)系統(tǒng)特性調(diào)節(jié)液體管網(wǎng)系統(tǒng)特性調(diào)節(jié)HQQQQDABC4132HHHH(Q )QQQQHHH132213CABB分析:采用增大阻抗減小流量的代價(jià)。BBHQN2. 氣體管網(wǎng)系統(tǒng)特性調(diào)節(jié)氣體管網(wǎng)系統(tǒng)特性調(diào)節(jié)n吸入管閥門調(diào)節(jié),改變了風(fēng)機(jī)的性能,B點(diǎn)和B點(diǎn)比較,所需功率減小。HQQQQDABC4132HHHH(Q )QQQQHHH132213CABB6.2.2 調(diào)節(jié)泵、風(fēng)機(jī)的性能調(diào)節(jié)泵、風(fēng)機(jī)的性能n1.變速調(diào)節(jié)變速調(diào)節(jié)n雷諾自模區(qū)內(nèi),同一泵或風(fēng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)數(shù)下的性能曲線上存在一一對(duì)應(yīng)的相似工況點(diǎn)。在相似工在相似工況點(diǎn)之間,性能參數(shù)服從相似律的關(guān)系。況點(diǎn)之間,性能參數(shù)服

24、從相似律的關(guān)系。 322)()()(nnNNnnppnnHHnnQQ2222)(;)()()(QQHHQQPPPPnnQQ22222)()(kQQQHQQHH曲線:變速調(diào)節(jié)時(shí)的相似工況分析:不改變管網(wǎng),減小轉(zhuǎn)速,將流量從QA調(diào)節(jié)到QB。(a)廣義特性曲線管網(wǎng)的情況 (b)狹義特性曲線管網(wǎng)的情況I0QHHHcIIBACABHBQCQQAIVIIIQ0QBBHAHHBIAQIIIII(IV)AstH通過以上的分析,可以得出有重要工程意義的結(jié)論:n(1)具有狹義管網(wǎng)特性曲線的管網(wǎng),當(dāng)其特性(總阻抗S)不變時(shí),泵或風(fēng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)的工況點(diǎn)是相似工況點(diǎn),流量比值與轉(zhuǎn)速比值成正比,壓力比值與轉(zhuǎn)速比值平

25、方成正比,功率比值與轉(zhuǎn)速比值三次方成正比。若變轉(zhuǎn)速的同時(shí),S值也發(fā)生變化,則不同轉(zhuǎn)速的工況不是相似工況,上述關(guān)系不成立;對(duì)于具有廣義特性曲線的管網(wǎng),上述關(guān)系亦不成立。通過以上的分析,可以得出有重要工程意義的結(jié)論:n(2)用降低轉(zhuǎn)速來調(diào)小流量,節(jié)能效果非常顯著;用增加轉(zhuǎn)速來增大流量,能耗增加劇烈。在理論上可以用增加轉(zhuǎn)數(shù)的方法來提高流量,但是轉(zhuǎn)數(shù)增加后,使葉輪圓周速度增大,因而可能增大振動(dòng)和噪聲,且可能發(fā)生機(jī)械強(qiáng)度和電機(jī)超載問題,所以一般不采用增速方法來調(diào)節(jié)工況。實(shí)際應(yīng)用問題:(1)不改變管網(wǎng),減小轉(zhuǎn)速,將流量從QA(對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速n),調(diào)節(jié)到QB,轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少?解:求流量為QB時(shí)要求的工況點(diǎn)(B點(diǎn))

26、;過B點(diǎn)作相似工況曲線,與轉(zhuǎn)速為n時(shí)的泵或風(fēng)機(jī)的性能曲線的交點(diǎn),是B點(diǎn)的相似工況點(diǎn);在此兩點(diǎn)間依據(jù)相似律求應(yīng)有的轉(zhuǎn)速。實(shí)際應(yīng)用問題:(2)轉(zhuǎn)速n時(shí)流量為QA,不改變管網(wǎng),轉(zhuǎn)速減小為n,流量為多少?解:求轉(zhuǎn)速為n時(shí)的水泵(風(fēng)機(jī))性能曲線,其與管網(wǎng)特性曲線的交點(diǎn)即為新的工況點(diǎn),從而求出新的管網(wǎng)流量。復(fù)習(xí): 已知轉(zhuǎn)速n時(shí)水泵的性能曲線,求轉(zhuǎn)速減小為n時(shí)的性能曲線。解:在轉(zhuǎn)速n的水泵性能曲線上找若干點(diǎn)。利用相似律,求對(duì)應(yīng)的相似工況點(diǎn)的性能參數(shù),連接起來可獲得新轉(zhuǎn)速下的性能曲線。改變泵或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的方法有:改變泵或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的方法有: n(1)改變電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)。常用:變頻調(diào)節(jié))改變電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)。常用:變頻調(diào)節(jié)n(2

27、)調(diào)換皮帶輪。)調(diào)換皮帶輪。n(3)采用液力聯(lián)軸器)采用液力聯(lián)軸器2.進(jìn)口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)進(jìn)口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)( a )( b )PBQCQAQQCBA導(dǎo)流器的作用是使氣流進(jìn)入葉輪之前產(chǎn)生預(yù)旋。當(dāng)導(dǎo)流器全開時(shí),氣流無旋進(jìn)入葉輪,此時(shí)葉輪進(jìn)口切向速度vu10,所得風(fēng)壓最大。向旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)流器葉片,氣流產(chǎn)生預(yù)旋,使切向分速vu1加大,從而風(fēng)壓降低。導(dǎo)流器葉片轉(zhuǎn)動(dòng)角度越大,產(chǎn)生預(yù)旋越強(qiáng)烈,風(fēng)壓p越低。 3.切削葉輪調(diào)節(jié)切削葉輪調(diào)節(jié)n泵或風(fēng)機(jī)的葉輪經(jīng)過切削,外徑改變,其性能隨之改變。泵或風(fēng)機(jī)的性能曲線改變,則工況點(diǎn)移動(dòng),系統(tǒng)的流量和壓頭改變,達(dá)到節(jié)能的目的。 n葉輪經(jīng)過切削后與原來葉輪不符合幾何相似條件。HD2

28、22D22cuc22u22CDBA(D )(D )2Q2DDvvvv22222222rruuuu出口速度三角形相似。切削律:QQHHDDNNDDHHDDQQbDbDQQHHDDNNDDHHDDQQbbgvuHvbDQuTrT200322222222222004222222222222222 第二切削曲線:,則有第二切削律中高比轉(zhuǎn)數(shù)時(shí),第一切削曲線:,則有第一切削律低比轉(zhuǎn)數(shù)時(shí),;應(yīng)用1:已知水泵葉輪外徑D2時(shí)的性能曲線,求D2時(shí)的性能。n解:在外徑D2時(shí)的性能曲線上選取若干點(diǎn),應(yīng)用切削律,計(jì)算外徑為D2時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)點(diǎn)的參數(shù)值,并連成曲線。應(yīng)用2:已知水泵葉輪外徑D2時(shí)的性能曲線和管網(wǎng)特性曲線,水

29、泵輸出流量是Qa,要求通過改變?nèi)~輪直徑,將流量調(diào)整為Qb,求此時(shí)的直徑D2。HD2 22D22cuc22u22CDBA (D ) (D )2Q2解:1)找到所要求的新的工況點(diǎn)B;2)過新工況點(diǎn)作切削曲線,找到與外徑D2的水泵性能曲線的交點(diǎn)C(或D);在B點(diǎn)和C點(diǎn)(或D點(diǎn))之間利用切削律,求出D2。注意:n切削會(huì)帶來效率下降,對(duì)切削量有限制。比轉(zhuǎn)數(shù)越大,允許切削量越?。籲使用中通常是提供幾套葉輪經(jīng)過切削的葉輪在需要時(shí)進(jìn)行更換。表表6-2-1 葉輪最大切削量葉輪最大切削量泵的比轉(zhuǎn)數(shù)ns60120200300350350以上允許最大切削量201511970效率下降值每切削10下降1每切削4下降1n【

30、例61】 已知水泵性能曲線如下圖。管路阻抗S76000mH2O/(m3/s)2,靜揚(yáng)程Hst19m,轉(zhuǎn)速n2900r/min。試求:n水泵的流量Q、揚(yáng)程H、效率及軸功率N;n用閥門調(diào)節(jié)方法使流量減少25,求此時(shí)水泵的流量、揚(yáng)程、軸功率和閥門消耗的功率。n用變速調(diào)節(jié)方法使流量減少25,轉(zhuǎn)速應(yīng)調(diào)至多少?02468 10 12Q(10 m /s)162024283236H(m)CADBQ-Q-H70605040 (%)-336.3 泵與風(fēng)機(jī)的安裝位置泵與風(fēng)機(jī)的安裝位置6.3.1水泵的氣穴和氣蝕現(xiàn)象水泵的氣穴和氣蝕現(xiàn)象n引起原因:水泵內(nèi)部低壓區(qū),液體汽化。引起原因:水泵內(nèi)部低壓區(qū),液體汽化。n后果:引

31、起局部水錘,破壞水泵葉片。后果:引起局部水錘,破壞水泵葉片。n避免氣蝕的技術(shù)原理:使水泵內(nèi)部最低點(diǎn)的壓力避免氣蝕的技術(shù)原理:使水泵內(nèi)部最低點(diǎn)的壓力高于工作溫度下的汽化壓力,且有一定的富余值。高于工作溫度下的汽化壓力,且有一定的富余值。n避免氣蝕的技術(shù)手段:使水泵內(nèi)部的水保持一定避免氣蝕的技術(shù)手段:使水泵內(nèi)部的水保持一定的壓力,避免汽化。通常要控制水泵的距離吸水的壓力,避免汽化。通常要控制水泵的距離吸水面安裝高度。面安裝高度。HssdPa/0P1/Hs絕 對(duì) 壓 力 零 線d01相 對(duì) 壓 力 零 線1P /r1P /r0PgvPPk)2(211PPgvPk22116.3.2吸升式水泵的安裝高度

32、吸升式水泵的安裝高度PgvPPk)2(211ssHH shgvrPZgvrPZ2221112000ssssssshgvHHhgvHrPP2 2212110 221ssssssssH HhgvHHHssdPa/0P1/Hs絕 對(duì) 壓 力 零 線d01相 對(duì) 壓 力 零 線1P /r1P /r0n在實(shí)際應(yīng)用中,Hs的確定應(yīng)注意如下兩點(diǎn):n當(dāng)泵的流量增加時(shí),11斷面至葉輪進(jìn)口附近的流體流動(dòng)損失和速度頭都增加了,所以Hs應(yīng)隨流量增加而有所降低。水泵廠一般在產(chǎn)品樣本中,用QHs曲線來表示該水泵的吸水性能。圖6-3-2為14SA型離心泵的QHs曲線。n泵的產(chǎn)品樣本給出的QHs曲線是在大氣壓強(qiáng)為10.33m

33、H2O,水溫為20的清水條件下試驗(yàn)得出的。當(dāng)泵的使用條件與上述條件不相符時(shí),應(yīng)對(duì)Hs值按下式進(jìn)行修正:n Hs =Hs-(10.33-ha)+(0.24-hv) 8400Q(10 m /s)80160240320Hs400Hs(m)-33圖圖6-3-2 14SA型離心泵型離心泵QHS曲線曲線 n【例6-3】 12Sh19A型離心泵,流量為0.22m3/s時(shí),由水泵樣本中的QHs曲線中查得,其允許吸上真空高度Hs4.5m,泵進(jìn)水口直徑為300mm,從吸水管進(jìn)入口到泵進(jìn)口的水頭損失為1.0m,當(dāng)?shù)睾0螢?000m,水溫為40,試計(jì)算其最大允許安裝高度Hss。n【解】查表6-3-2當(dāng)海拔為1000m

34、時(shí),Pa=0.092KPa,則ha9.2m;查表6-3-1水溫為40時(shí),Pv=7.5KPa,則hv0.75m。根據(jù)(6-3-5)式:nHs4.5-(10.33-9.2)-(0.75-0.24)=2.86m mHmhmgvsmDQvhgvHHsssssss37.1)149.0(86.21;49.02; /11.3)3.0(785.022.04)2(21221216.3.3灌注式水泵的安裝高度灌注式水泵的安裝高度n對(duì)于有些軸流泵,或管網(wǎng)系統(tǒng)中輸送的是溫度較高的液體(例如供熱管網(wǎng)、鍋爐給水和蒸汽管網(wǎng)的凝結(jié)水等管網(wǎng)系統(tǒng),對(duì)應(yīng)溫度下的液體汽化壓力較高),或吸液池面壓力低于大氣壓而具有一定的真空度,此時(shí),

35、葉輪往往需要安裝在最低水面以下,對(duì)于這類泵常采用“氣蝕余量”來衡量它們的吸水性能,確定它們的安裝位置。n臨界氣蝕余量hmin安全余量必須氣蝕余量 n實(shí)際氣蝕余量應(yīng)大于必須氣蝕余量稱為臨界氣蝕余量,發(fā)生氣蝕,則有若泵內(nèi)的壓力損失實(shí)際氣蝕余量為PPPPPgvPPPgvPVkV)2()2(211V211hrPgvrPv2211sghgvrPHrP22110svghhrPPH0當(dāng)水箱中液面壓強(qiáng)P0等于液體溫度對(duì)應(yīng)的飽和汽化壓力Pv時(shí),則有:sghhH實(shí)際吸上真空高度和實(shí)際氣蝕余量之間存在如下聯(lián)系:用允許吸上真空高度和必須氣蝕余量來控制水泵的安裝位置,在本質(zhì)上是一致的。gvPPHhvas2216.3.4

36、泵與管網(wǎng)的連接泵與管網(wǎng)的連接 1.吸水管路的連接不漏氣、不積氣、不吸氣2.壓出管路的連接止回閥減振:柔性接頭6.3.5風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)的連接風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)的連接 n1.風(fēng)機(jī)進(jìn)口裝置風(fēng)機(jī)進(jìn)口裝置 n2.風(fēng)機(jī)出口裝置風(fēng)機(jī)出口裝置 采用正確的連接方式,減小“系統(tǒng)效應(yīng)”。6.4 泵、風(fēng)機(jī)的選用泵、風(fēng)機(jī)的選用 泵的綜合性能圖n將同一型號(hào)、不同規(guī)格的泵的性能曲線,在高效區(qū)(0.9max)的部分,繪在一張圖上,形成某一類型泵的綜合性能圖,圖中的每一個(gè)方框是一種規(guī)格泵的高效工作區(qū)。其上邊是標(biāo)準(zhǔn)葉輪高效區(qū)的QH曲線,中邊及下邊是切削兩次的高效區(qū)QH曲線(或只有切削一次的下邊),兩側(cè)邊是等效率線。因此方框內(nèi)的工況點(diǎn)都是高效

37、工況。泵的綜合性能圖23QH1QH泵的選用原則泵的選用原則n(1)根據(jù)輸送液體物理化學(xué)性質(zhì)(溫度、腐蝕性等)選取適用種類的泵;n(2)泵的流量和揚(yáng)程能滿足使用工況下的要求,并且應(yīng)有1020的富裕量;n(3)應(yīng)使工作狀態(tài)點(diǎn)經(jīng)常處于較高效率值范圍內(nèi);n(4)當(dāng)流量較大時(shí),宜考慮多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行;但并聯(lián)臺(tái)數(shù)不宜過多,盡可能采用同型號(hào)泵并聯(lián)。n(5)選泵時(shí)必須考慮系統(tǒng)靜壓對(duì)泵體的作用,注意工作壓力應(yīng)在泵殼體和填料的承壓能力范圍之內(nèi)。風(fēng)機(jī)的選用原則風(fēng)機(jī)的選用原則n(1)根據(jù)風(fēng)機(jī)輸送氣體的物理、化學(xué)性質(zhì)的不同,如有清潔氣體、易燃、易爆、粉塵、腐蝕性等氣體之分,選用不同用途的風(fēng)機(jī)。n(2)風(fēng)機(jī)的流量和壓頭能滿足

38、運(yùn)行工況的使用要求。并應(yīng)有1020的富裕量。n(3)應(yīng)使風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)點(diǎn)經(jīng)常處于高效率區(qū),并在流量-壓頭曲線最高點(diǎn)的右側(cè)下降段上,以保證工作的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。n(4)對(duì)有消聲要求的通風(fēng)系統(tǒng),應(yīng)首先選擇效率高、轉(zhuǎn)數(shù)低的風(fēng)機(jī),并應(yīng)采取相應(yīng)的消聲減震措施。n(5)盡可能避免采用多臺(tái)并聯(lián)或串聯(lián)的方式。當(dāng)不可避免時(shí),應(yīng)選擇同型號(hào)的風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作。n【例【例6-56-5】 某空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)需要從冷水箱向空氣處理室供水,最低水溫為10,要求供水量35.8m3/h,幾何揚(yáng)水高度10m,處理室噴嘴前應(yīng)保證有20m的壓頭。供水管路布置后經(jīng)計(jì)算管路損失7.1mH2O。為了使系統(tǒng)能隨時(shí)啟動(dòng),故將水泵安裝位置設(shè)在冷水箱之下。試選擇水泵。 040.530HIQ43.5IIA例6-5圖 n【例【例6-6】 某地大氣壓為98.07kPa,輸

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