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离心风机或泵的管路性能曲线及工作点(精)
发布时间:2020-04-29 20:55

  离心风机或泵的管路性能曲线及工作点(精)_其它_职业教育_教育专区。离心风机或泵的管路性能曲线及工作点(精)

  离心式风机与泵的管路性能曲线及工作点 ? ? ? 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”。 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。 ? 一、管路特性曲线 ? ? 离心式风机与泵的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 p 2 ? p1 压差为: ,高差为:H Z,两者之和为损失 H1。 ? 即:H1= ? p 2 ? p1 ? 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。 ? +H Z。 H 2=SQ ? 所以 2 管路流动特性: H=H1+H 2= p 2 ? p1 ? +H Z+SQ 2。 离心式风机与泵的管路性能曲线及工作点 ? 一、管路特性曲线 管路流动特性: H=H +H = p 2 ? p1 +H +SQ 2。 1 2 Z ? ? 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-p1)/γ +H Z 2 ,08 7 .8 7 5 8 2 ,8 17 .6 5 6 6 Q 离心式风机与泵的管路性能曲线及工作点 ? 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, 泵或风机 H 管路 H-Q 两者将“服从”同一 H-Q A 个流量和扬程(损 HA 失)。于是将两者 组成方程组,其解 (p2-p1)/γ p1 泵或风机 就是它们共同的 “ N-Q NA 工作点”。 7 2 9 .7 8 08 (p2-p1)/γ +H Z ? 方法是:将两 ? 条特性曲线绘在一 ? 张图上,求出交点。 HZ p2 η 泵或风机 η -Q QA A 2 , 0 8 7 .8 7 5 8 Q 离心式风机与泵的管路性能曲线及工作点 ? 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。 1000 750 风机特性曲线 Ⅰ p(Pa) ? 解:①先绘制管网特性曲线Pa; 500 250 0 250 500 750 Q(m 3/h) 1000 ? 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。 离心式风机与泵的管路性能曲线及工作点 ? 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。 1000 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。 750 Ⅰ Ⅱ p(Pa) ? ? ? ? 500 250 0 250 500 750 Q(m 3/h) 1000 ? ②当阻力增加50%时, ? 管网特性曲线 离心式风机与泵的管路性能曲线及工作点 ? ? 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。 1000 ? ? ? ? ? ? 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 ? 由曲线Ⅰ和曲线Ⅲ的交 ? 点得出,工作点参数为: p ? =610Pa,Q=570m3/h。 p(Pa) ⅠⅢ Ⅱ 500 750 Q(m 3/h) 1000 离心式风机与泵的管路性能曲线及工作点 ? ? 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 p(Pa) ⅠⅢ Ⅱ 500 250 150 0 Ⅳ ? 由曲线Ⅰ和曲线Ⅳ的交 ? 点得出,工作点参数为: p ? =590Pa,Q=590m3/h。 250 500 750 Q(m 3/h) 1000 离心式风机与泵的管路性能曲线及工作点 ? 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500 m3/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: p 1 ①减少或增加管网的阻力 2 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, Q 表示管路阻力损失降低。 Q1 Q2 ? ? ? ? ? ? 离心式风机与泵的管路性能曲线及工作点 ? 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。 p 1 2 Q1 Q2 Q p 1 2 Q1 Q2 Q 离心式风机与泵的管路性能曲线及工作点 ? 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 p 1 p 1 扰动,系统流量由QD变为Q1 ,工作点 D 2 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 1` P1` p1` ,于是流体因能量 “过剩” 而加速 , Q 导致流量向增大的方向变化 , 一直到 Q1 QD Q2 由Q1变化为QD为止。反之,亦然。 ? ? ? ? ? ? ? 离心式风机与泵的管路性能曲线及工作点 ? 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 p 如图,驼峰型的性能曲线 K 管路特性曲线具有两个交点,K 和 D。 D Q-H 其中 D 点为稳定工作点,K 点为不稳定 1 工作点。 D 点为稳定工作点的分析同上。K Q 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 。 ? ? ? ? ? ? ? 离心式风机与泵的管路性能曲线及工作点 ? 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: dH 管 dH 机 > dQ dQ ? 则此点为稳定工作点, ? 反之为不稳定工作点。 ? p K dH 管 dH 机 > dQ dQ D Q -H dH 管 dH 机 < dQ dQ Q 离心式风机与泵的管路性能曲线及工作点 ? 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。 ? ② i→j → Ⅱ, QB>Q1。 ? ③ j→k → Ⅲ, QA。 H A k j i Q1 QA 管路 H-Q B C Ⅲ Ⅱ Ⅰ ? ? ? ? ? ? ? ④如果QA>Q1,曲线Ⅲ 继续上升,两条曲线。 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。 水泵 H-Q Q 离心式风机与泵的管路性能曲线及工作点 ? 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。

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