《泵与风机》教案1

一台泵或风机，在某一转速下，所提供的流量和扬程是密切相关的，并有无数组对应值(Q1，H1)、(Q2，H2)、(Q3，H3)……。泵或风机实际的工作点(Q，H)，还取决于它所连接的管路特性。可以肯定，泵或风机所提供的压头一定等于管路所需要的压头（流动损失），此时的压头所对应的流量就是泵或风机所提供的流量，这也就是泵或风机的“自动平衡性”。一、管路特性曲线首先写出管路损失与流量的关系。通常与泵或风机相连的管路，在流体流动时，有如下能量损失：管路两端的压差、管路两端的高差、整个管路的流动阻力。下面分别讨论。第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节管路性能曲线及工作点一、管路特性曲线㈠管路两端的压差与高差㈡整个管路的流动阻力包括：沿程损失和局部损失，均为流量的二次函数。所以第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节管路性能曲线及工作点。＋＝即：。，两者之和为损失，高差为：压差为：Z1211Z12HppHHHpp22SQH＝。＋＋＝＋＝管路流动特性：2Z1221SQHppHHH一、管路特性曲线具体地讲，S＝H2/Q2＝H2`/Q`2，“`”表示设计值，如是算出S。所以：H＝(p2－p1)/γ＋HZ＋(H2`/Q`2)Q2将此关系绘制在以流量和压头组成的直角坐标图上，注意到前两项为常数，则得一条在Y轴上截距等于（p2－p1）/γ＋HZ的抛物线。第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节管路性能曲线及工作点。＋＋＝＋＝管路流动特性：2Z1221SQHppHHHHQp1p22,087.8758729.7808HZ(p2-p1)/γ2,817.6566(p2-p1)/γ+HZ二、泵与风机的工作点泵或风机的特性与管路的特性两者相互无关，但是泵或风机与管路连接起来后，两者将“服从”同一个流量和扬程（损失）。于是将两者组成方程组，其解就是它们共同的“工作点”。方法是：将两条特性曲线绘在一张图上，求出交点。第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节管路性能曲线及工作点HQp1p22,087.8758729.7808HZ(p2-p1)/γ(p2-p1)/γ+HZ管路H－Q泵或风机H－Q泵或风机N－Q泵或风机η－QAQAHAηANA例题：当某管路系统风量为500m3/h时，系统阻力为300Pa，今预选一个风机的特性曲线如图。①计算风机实际工作点；②当系统阻力增加50％时的工作点；③当空气送入有正压150Pa的密封舱时的工作点。解：①先绘制管网特性曲线。当Q＝500m3/h，p＝300Pa；当Q＝750m3/h，p＝675Pa；当Q＝250m3/h，p＝75Pa；由此可以绘制出管网特性曲线Ⅱ。Q（m/h）0p（Pa）250500750100025050075010003Ⅰ风机特性曲线第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节管路性能曲线及工作点0012.0500300S2＝＝例题：当某管路系统风量为500m3/h时，系统阻力为300Pa，今预选一个风机的特性曲线如图。①计算风机实际工作点；②当系统阻力增加50％时的工作点；③当空气送入有正压150Pa的密封舱时的工作点。解：①绘制管网特性曲线Ⅱ。由曲线Ⅰ和曲线Ⅱ的交点得出，工作点参数为：p＝550Pa，Q＝690m3/h。②当阻力增加50％时，管网特性曲线将有所改变。第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节管路性能曲线及工作点Q（m/h）0p（Pa）250500750100025050075010003ⅠⅡ0018.05005.1300S2＝＝例题：当某管路系统风量为500m3/h时，系统阻力为300Pa，今预选一个风机的特性曲线如图。①计算风机实际工作点；②当系统阻力增加50％时的工作点；③当空气送入有正压150Pa的密封舱时的工作点。解：②当阻力增加50％时，当Q＝500m3/h，p＝450Pa；当Q＝750m3/h，p＝1012Pa；当Q＝250m3/h，p＝112Pa；由此可以绘制管网特性曲线Ⅲ。由曲线Ⅰ和曲线Ⅲ的交点得出，工作点参数为：p＝610Pa，Q＝570m3/h。第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节管路性能曲线及工作点Q（m/h）0p（Pa）250500750100025050075010003ⅠⅡⅢ例题：当某管路系统风量为500m3/h时，系统阻力为300Pa，今预选一个风机的特性曲线如图。①计算风机实际工作点；②当系统阻力增加50％时的工作点；③当空气送入有正压150Pa的密封舱时的工作点。解：③对第一种情况附加正压150Pa，则p＝150＋SQ2。显然，该管路特性曲线Ⅳ相当于管网特性曲线Ⅱ向上平移150Pa。由曲线Ⅰ和曲线Ⅳ的交点得出，工作点参数为：p＝590Pa，Q＝590m3/h。第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节管路性能曲线及工作点Q（m/h）0p（Pa）250500750100025050075010003ⅠⅡⅢⅣ150例题讨论：1、压力增加了50％，风量相应减少了(690－570)/690=17%。说明压力急剧增加，风量的减少与压力的增加不成比例。也就是说当管网计算压力与实际应耗压力有某些偏差时，对实际风量的影响并不突出。2、由于管路系统与风机联合运行，实际上的工作流量均不能等于500m3/h。为了使风机供给的风量能够符合实际风量的要求，可采取以下办法：①减少或增加管网的阻力如通过改变管径、阀门调节，使管网特性改变，进而满足流量要求。图中，1→2，表示管路阻力损失降低。第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节管路性能曲线及工作点pQ12Q1Q2例题讨论：②更换风机这时管网特性未改变，风机特性发生改变，进而满足流量要求。图中，1→2，表示风机改变。③改变风机转数改变风机转数以改变风机特性曲线，进而满足流量要求。改变风机转数的方法很多，例如：变速电机、改变供电频率、改变皮带轮传动比等。图中，1→2，表示风机转数降低。第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节管路性能曲线及工作点pQ12Q1Q2pQ12Q1Q2三、泵与风机运行工况的稳定性泵与风机运行工况的稳定性，包含两层含义：①是机器输出流量刚好等于管路系统所需要的流量；机器所提供的压头或扬程恰好满足管路在该流量下之所需。即具有“工作点”。②泵与风机运行工况稍微偏离“工作点”，泵与风机有自动向“工作点”回归的能力。如图，具有工作点D；当由于某种扰动，系统流量由QD变为Q1，工作点向左偏移至1点时，泵或风机所提供的扬程或压头变大为p1，管路阻力却为p1`，于是流体因能量“过剩”而加速，导致流量向增大的方向变化，一直到由Q1变化为QD为止。反之，亦然。第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节管路性能曲线及工作点pQ12Q1Q2DQD1`p1P1`四、泵与风机运行的不稳定工况1、低比转数的泵与风机的性能曲线有时是驼峰型，易产生不稳定运行工况如图，驼峰型的性能曲线有可能与管路特性曲线具有两个交点，K和D。其中D点为稳定工作点，K点为不稳定工作点。D点为稳定工作点的分析同上。K点为不稳定工作点的分析如下：当由于某种扰动，工作点向左偏移至1点时，泵或风机所提供的扬程或压头小于管路阻力，于是流体因能量“不足”而减速，导致流量向减小的方向变化，一直到流量变化为零为止。反之，当由于某种扰动，工作点向右偏移至2点时，工作点将一直滑向D点。第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节管路性能曲线及工作点pQ12DKQ－H四、泵与风机运行的不稳定工况2、工况稳定与否的判断如果，两条性能曲线在某个交点的斜率有：则此点为稳定工作点，反之为不稳定工作点。第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节管路性能曲线及工作点pQDKQ－HdQdHdQdH机管＞dQdHdQdH机管＞dQdHdQdH机管＜四、泵与风机运行的不稳定工况3、管路特性造成的不稳定工作举例①开始时i→Ⅰ，QC＞Q1。②i→j→Ⅱ，QB＞Q1。③j→k→Ⅲ，QA。④如果QA＞Q1，曲线Ⅲ继续上升，两条曲线脱离，Q→0。⑤水池水面下降，两曲线又开始相交，但流量为零，工作点在最左端。⑥直至k→j，工作点→B。第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节管路性能曲线及工作点HQ管路H－Q水泵H－QAQAQ1BCⅠⅡⅢjki四、泵与风机运行的不稳定工况4、总结①机器性能曲线为驼峰型，可能发生不稳定工况；②管路性能曲线随运行改变时，可能发生不稳定工况。③机器性能曲线为驼峰型，是发生不稳定运行的内因；管路性能曲线情况是发生不稳定运行的外因。④大多数泵与风机具有平缓下降的曲线，当少数曲线有驼峰时，则工作点应选在曲线的下降段。第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节管路性能曲线及工作点在工程实际中，常常将两台或多台泵或风机并联或串联在一个共同的管路系统中联合工作，目的在于：备用；增加流量或扬程；大幅度调节流量。一、并联运行并联运行的泵与风机的型号可以不同，但应该尽可能相同。并联运行的泵与风机遵守：工作压头相同、流量叠加的原则。两台风机并联的情况：两台风机并联，管路两端的压头，与两台风机的压头相同；管路的总流量等于两台风机运行流量之和；两台风机的效率，分别是各自在并联后运行在分流量下的效率；两台风机的总功率是两台风机各自在并联后运行在分流量下的功率之和。具体的工况点，及其参数，依联合运行结果而定。联合运行工况点的确定，仍然采用特性曲线相交的做法。第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节泵或风机的联合工作一、并联运行两台风机并联的情况：第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节泵或风机的联合工作F1F2HQ管路H－Q风机H－Q0F1F2一、并联运行两台风机并联的情况：第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节泵或风机的联合工作F1F2一、并联运行两台风机并联的情况：第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节泵或风机的联合工作HQ管路H－Q风机总H－QBQBHBAHAHCHDHECDE0QC1QC2QD1QD2QCQDQE1QE2QEF1F2F1F2QD＝QD1＋QD2……HQ管路H－Q风机总H－QHAHDD0QA1QA2QDF1F2A1A2D1D1QD1QD2一、并联运行两台风机并联的说明：第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节泵或风机的联合工作D点为并联运行的工作点，其流量为QD，压头为HD；A1、A2分别为联合运行时每台风机所“贡献”的工况。D1、D2分别为关闭F2、F1时，F1、F2单独运行时的工况。可以看出，QA1＋QA2＝QD；QD1＋QD2＞QD；HA1＝HA2＝HD；HD1＜HD2＜HD。①两机并联，流量方面均未能够发挥出单机的能力。②两机并联，压头方面均高出单机的压头，乃阻力增加所致。③两机并联，经济性如何，要看各机效率如何。并联时，如果两台机器均在高效点工作，则经济性好。两台机器并联时的总效率等于：HQ管路H－QF1F2F3η1η2η3ABC一、并联运行总结：第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节泵或风机的联合工作21212121CBA21CC11NN)HQ(QNNHQNNNN＝＋＝＋＝单机运行的机器性能曲线④采用并联增加管网流量或通过开、停并联机器台数跳跃式调节管网流量时，管路特性曲线平缓些（阻力数小一些）较好，如图中G1。一、并联运行总结：第三章离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节泵或风机的联合工作HQ管路H－QF1F2A1B1CA2B2G1G2⑤并联运行的风机，其型号应尽量相同。特别地，如图所示，两台