流体力学华中农业大学.ppt

《流体力学华中农业大学.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流体力学华中农业大学.ppt（49页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、72 离心风机的性能曲线 p298,离心风机的性能，也是用流量与其它参数之 间的变化关系曲线来表示，即风机的性能曲线。,它有流量与全风压关系曲线(Q p ), 流量与功率 关系曲线(Q N)，流量与效率关系曲线(Q )， 还有流量与静压关系曲线(Q p静)等，没有流量与允许吸上真空高度或汽蚀余量关系曲线(Q HS , Q h)。其中以流量与全风压关系曲线(Q p )为主要性能曲线。,73 管道特性曲线 p313,管道特性曲线是管道系统中通过的流量与流 体所必须具有的能量之间的关系曲线。,对于泵，管道特性曲线是水泵装置所需扬程与 管道中流量的关系曲线，即QH需曲线。,水泵装置所需要的扬程,当管路

2、装置确定后 等都是常数，通常用S表示：,S管路阻抗，它与管路系统的沿程阻力，局部阻力以及 几何形状有关。,水泵的实际扬程H实是进、出 水池的水位差，对已定的抽水 系统是个常数，不随流量Q变 化；而损失扬程h损与流量的平 方成正比，随流量增大而增大。,如图所示，管道特性曲线是一条抛物线。,水泵的性能曲线对每一台泵 是不变的，而管道特性曲线， 当管道布置不同时，或进、出 水池水位变化时，则要发生变 化；当管道系统的阀门开度改 变时，管道特性曲线也随之改 变；如阀门关小，S 值增大， 此时管道特性曲线变陡，见 图中虚线所示。,对于风机，管道特性曲线是指管道中压力损失与流量(风 量)之间的关系曲线。一

3、般在工厂里的风、烟管道，其压 力能头和位置能头都为零，或者很小，可以忽略不计，其 管道特性曲线就是一条以坐标原点为顶点的二次抛物线， 如图，这时风、烟管道所需要的能量即为系统的全压损失。,这就是风、烟管道系统的 特性曲线方程。,S管道阻抗，与前述意义、 单位相同（S2/m5） ； 气体的重度（N/m3）,同样，当管路布置改变时，或改变流量（风量）时，其管道特性曲线也会改变。即QP需曲线会改变。,74 泵与风机的工作点(工况点) p314,一、泵的运转工作点,将水泵的性能曲线QH和管路特性曲线QH需，采用同一个比例尺，绘在同一坐标内，管路特性曲线QH需 与水泵性能曲线QH的交点，就是水泵运行的工

4、作点（工况点）。如图所示M点。,水泵运行的工作点（工况点）,水泵运行时工作点的改变,二、风机运行的工作点,风机运行的工作点是风机的性能曲线QP与管道性能曲线QP需的交点。如图所示E：,例题见p314例12-1,同样，改变管路装 置，则管道性能曲 线QP需就会改变，即工作点也会改变。,我们求工作点的目的在于，要使泵或风机 运行时，在高效区工作，即工作点正好在性 能曲线的高效区工作范围内，这时最经济的。 显然，这就要求水泵或风机选择合理、管路 装置配合恰当。,例题1 试绘出电厂循环水管道系统的特性曲线，并求 出循环水泵向管路系统输水时所需的功率。管道的直 径d=600mm,管长l=250m,局部阻

5、力的当量长度le=350m, 管道的沿程阻力系数=0.03，水泵房进水池水面至循 环水管出口的位置高差Hz=24m，循环水泵的QH及 Q性能曲线如图。,解：,考虑了局部阻力的当量长度后，管路系统的计算长度l0为：,克服流动阻力而损失的能量h损为：,管道特性曲线方程为：,在管道特性曲线方程式中，流量Q的单位是m3/s， 而离心泵的性能曲线图上的流量单位是m3/h，必须 换算后才能代入管道特性曲线方程中，根据计算结 果，列出管道特性曲线上的对应点如下：,管道特性曲线根据上表可点绘出，如图QH需曲线，,管道特性曲线 QH需与离心泵的 性能曲线QH的交 点M就是其工作点，,所以，离心泵所需的轴功率为：

6、,H需=24+19.16Q2 QH需,其性能参数为：,例题2 某离心送风机在转速n=960rpm时的性能曲线如图(Qp， Q), 若送风管路系统的总阻力系数0=38.15送风管路横断面面 积A=6.5m2，空气的容重=11.82N/m3。求送风机每小时的送风量为多少？并计算用来驱动送风机的电动机的功率？电动机的备用容量为5%。,解：,按送风管路特性曲线方程,按送风管路特性曲线方程式，计算出各个流量对应的全压损失p需；,根据上表可绘制管路特性曲线，如图p需=0.544Q2,p需=0.544Q2 Qp需,送风机性能曲线 (Qp)与(Qp需)管 路特性曲线的交点 M为其工作点。 (见图)；,查得其性

7、能参数为：,电动机的功率No为：,所以驱动送风机的电动机的功率为700 x1.05=735KW。,送风机每小时的送风量为Q=1053600=378000 m3/h。,泵或风机的联合工作（并联运行、串联运行） 请同学自阅教材p317,电动机的备用容量为5%。,75 泵与风机的工况调节 p319,1.改变管道特性曲线来改变工作点； 2.改变泵与风机的性能曲线来改变工作点。,在选择和使用泵或风机的过程中，若其工作点 偏离泵或风机的设计点(最高效率点)很远，以致 引起泵或风机的工作效率降低或功率过高，则要求 变动其工作点；另外管道系统所需的流量也会经常 变化，泵或风机的工作点也应变动，通常这样的变 动

8、称泵与风机的工况调节。,调节方法有两类：,一、节流调节（阀门调节）,节流调节就是在输送流体的管道上改变阀门的开 度来调节泵与风机的流量，它是利用改变管道系统 阻力的办法，变更管道特性曲线，以满足实际需要。,优点：简单，实用；,缺点：能量损失大，不经济。,具体措施有：,节流调节,变速调节,变角调节,车削叶轮外径调节,二、变速调节,改变转速，泵与风机的性能随之发生改变，由 此可变更工作点的位置。,角标1为原来的转速 ，流量，轴功率和扬程；角标2为改变后转速，流量，轴功率和扬程。,根据比例律：,n2 (QH),缺点： 只适用直流电动机，柴油机和汽油机 作动力机的情况，若泵和风机是用不能改 变转速的电

9、动机带动的，则需要在电动机 与泵（风机）之间安装变速装置。,优点：经济简单，,三、变角调节,改变叶片安装角度的调节方法是以改变泵与风 机的性能曲线来变更工作点的位置的方法。对于泵，这种调节方法主要用于轴流泵。,四、车削叶轮外径的调节,在一定限度内将叶轮外径车削小，以改变离心泵 与风机的性能曲线来满足实际需要。,切割定律,式中：带角标a为车削后叶轮各参数， 不带角标表示叶轮没车削的各参数。,由切割定律可求出各参数，即可绘出（QH)a曲 线，从而得出新的工况点M a。,需要注意： 叶轮的外径的车削量不能太 大，若车削量太大，与相似 条件相差很远，误差则很大；另外，车削量过大，泵（风机）的效率明显下

10、降。,叶轮的车削量与其比转数有关，nS越高则允许车削量越小, 最大车削量与nS的关系见表p323,表12-1。,说明：采用变速调节时，各参数运用比例律进行 换算，必须是工况相似点。,怎样判别是否为相似工况点呢？,根据公式,整理得：,所有k1相等的点所代表的工况点都是相似的,上式(a)、(b)成为比例曲线方程，可绘成比例曲线。,例题 (p325例12-2)设有一台水泵，当转速 n=1450r/min时，其参数列于下表。,管路系统的综合阻力数S=0.024s2/m5，几何扬水高度Hz=6m，上下两水池水面均为大气压，求： (1)泵装置在运行时的工作参数； (2)当采用改变泵转速方法使流量变为6L/

11、s时，泵的转速 应该是多少？相应的其它参数是若干？(变速调节 ) (3)如以节流阀调节流量，使Q=6L/s,有关工作参数是多少？,（1）将表中在n=1450r/min的参数绘成QH曲线 与Q曲线如图所示，计算管路系统特性：,解：,用适当的流量值代入此式可得如下表的数据，,根据此表绘管路性能曲线于图上 ，如CE；,QH与CE的交点即为工作点A，从图上可以查得 该泵的工作参数为：,所需的轴功率计算如下：,所以水泵装置在运行时的工作参数为；,（2）改变泵转速将流量减少到6L/s时，因管路性 能曲线未变，故可在性能曲线上的D点查得 HD=6.86m，运用相似定律求出对应与D点 在n=1450r/min

12、条件下的相似工况点：,根据已知条件QD=6L/s ，HD=6.86mH2O，代入上式可得出：,即所有kD=0.191的点所代表的工况点都是相似的。,将适当的Q值代入此式后计算出相应的H值的结果列于 下表，根据此绘出与D点相似的相似工况点曲线，如 OB所示：,OB与n=1450r/min的QH曲线相交与B点，查图可得 出QB=7.1L/s ，HB=9.5m。最后计算工作点为D的 泵的转速nD:,故比例曲线的方程式为H=0.191Q2。,D点的效率与B点效率相同，查图可得:,轴功率计算如下：,用节流阀调节流量时，泵的性能曲线不变，工作点应位于图上F点，查图得:,轴功率计算如下：,76 泵与风机的选

13、型 p347,一、泵的选型,1、选型的原则：,1）能够满足工程的流量及扬程的要求；,2）水泵在长期运行中效率较高；,3）便于操作维修，而且管理和运行费用最小；,4）投资省，工期短，受益快，且有利于综合利用。,2、选型的依据：,选泵的依据就是流量和扬程。,根据工程的要求，合理确定最大流量和最高扬程 Qmax、Hmax，再分别加1020%作为不可预计(如计 算误差，漏耗等)的安全量，即：,3、选泵的步骤：,1）确定Q设、H设；,2）由Q设、H设从“水泵性能表”或“综合型谱图” 选几种扬程能满足H设的泵；,3）确定流量QQ设的水泵型号及台数； （对于大泵站，一般选规格相同的24台泵）;,4）初选泵型

14、确定后，进一步确定管路布置的形式与 方式，计算管路阻力S的值，绘出管路特性曲线， 确定工作点（工况点），若工作点对应的扬程H计 与H设差别很大，需要重新选泵；另外，验证工作 点是否在高效区范围工作，若不在则要进行调节 或重新选泵；,5）查出允许吸上真空高度值Hs或h，核算泵的 安装高程。,例： 已知一泵站，其设计流量Q设=605.9m3/h，设 计扬程H设=17.6m，试决定水泵的型号与台数。,解：,1、根据Q设,H设,查水泵性能表,初步确定三种 选泵的方案：,(1) 选8BA-18,其参数为：H=17.6m，Q=295m3/h=83.7%,选两台，并联,(2) 选8BA-18A,其参数为：

15、H=17.6m，Q=200m3/h，=80.1%,选三台，并联 3Q=600m3/h,(3) 选12sh-19A,其参数为： H=17.6m，Q=634m3/h， 选一台即可。,2、三个方案的比较（可列表比较）,3、绘制管路特性曲线，找出工作点，较核是否 在高效区范围，比较后最后确定较优方案。,1离心泵,2电动机,3拦污栅,4底阀,5真空计,6防振件,7压力表,8止回阀,9闸阀,10排水管,11吸入管,12支座,13排水沟,14压出管,请 思 考：,1、泵和风机的选型步骤是什么？,2、泵和风机的选型依据是什么？,3、如何确定设计流量和设计扬程？,例题见p350, 例13-4, 例13-5, 例13-6;,