泵、风机与管网系统的匹配

1、第第6章章 泵、风机与管网系统的匹配泵、风机与管网系统的匹配n主要内容：主要内容：泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节泵、风机的安装位置泵、风机的安装位置泵、风机的选用泵、风机的选用第第6章章 泵、风机与管网系统的匹配泵、风机与管网系统的匹配n工程背景：工程背景：通风空调气体管网械循环采暖管网室外供热管网空调冷冻水管网空调冷却水管网6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n1 枝状管网枝状管网特性曲线特性曲线n2 泵（风机）在管网系统中的泵（风机）在管网系统中的工况点工况点n3 管网系统中泵（风机）的联合运行工况管

2、网系统中泵（风机）的联合运行工况重点内容！重点内容！6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n1 枝状管网枝状管网特性曲线特性曲线n管段管段的阻力特性的阻力特性n枝状管网枝状管网的简化的简化管路管路串联串联2224224iiiisiiisiQSAQRlvRlP2121221222211212121QSS QSQS SSSPPPQQQQQ1Q2 P2P1P6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n管路管路并联并联1）两个管路）两个管路构成回路构成回路（或（或虚拟回路虚拟回路）中，重）中，重力作用力与输入的全压动力均为零，则它们处力作用力与输入的全压

3、动力均为零，则它们处于于“水力并联水力并联”地位，其阻力相等。地位，其阻力相等。22122112121 QQQ 000SSSPPPPPPPqGqG回路的重力和回路的重力和全压作用力为全压作用力为零！零！6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n2）两个管路两个管路不构成回路不构成回路的情况。添加的情况。添加虚拟虚拟回路回路使之构成回路使之构成回路( (第四章第四章) )，若，若重力作用重力作用与输入的全压动力均为零与输入的全压动力均为零，则它们处于，则它们处于“水力并联水力并联”地位，其阻力相等。地位，其阻力相等。水力并联水力并联22122112121 SSSPPQQQ

4、6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n水力并联水力并联时，时，总阻抗总阻抗计算式来源：计算式来源：n 化简，得到：化简，得到： 2SPSPS 2)( 212121222122121SPSPQQQQSQQSPPPP2212211221111SSSSSS6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n枝状管网枝状管网，由末端可，由末端可逐次简化逐次简化为为一个管路一个管路。S S6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n环状管网环状管网无法无法按串并联关系简化！按串并联关系简化！为什么？为什么？5ev8e476ev5ev9e68

5、10eve71ve1v2ve234ve36.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n枝状枝状管网管网的阻力特性的阻力特性2SQP 2Zo11P1Z22Po216.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n环境对枝状管网流动的影响环境对枝状管网流动的影响n水的密度远大于空气密度，则有：水的密度远大于空气密度，则有：)()()()()()(121212122112ZZgZZgPPZZgZZgPPl dgPPPPeeqGqst)()(1212ZZgPPPPPGqst6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n意义：意义：Pst反映了环境

6、因素对流动的影响反映了环境因素对流动的影响。包括重力作用力重力作用力、环境与管网交界面的压环境与管网交界面的压力力。其大小决定决定了管网特性曲线起点管网特性曲线起点在纵坐标上的位置。n 管网稳定运行时为一常数。管网稳定运行时为一常数。6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n由能量方程可知，流动所需能量为由能量方程可知，流动所需能量为Pe ：n 意义：管网中流体意义：管网中流体流动所需的能量流动所需的能量Pe，一部分用，一部分用来来克服环境克服环境影响；另一部分影响；另一部分克服管网的流动阻力克服管网的流动阻力。n 将上述关系在以将上述关系在以流量流量为横坐标、为横坐标

7、、压力压力为纵坐标图为纵坐标图中绘成曲线，即为中绘成曲线，即为管网特性曲线管网特性曲线。21212121112222222SQPPPPPZZgPPgZvPPgZvPPstGqe6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n广义广义管网特性曲线管网特性曲线 （Pst0）6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n狭义狭义管网特性曲线管网特性曲线 （Pst0）6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n阻抗阻抗影响管网特性曲线形状的决定因素是影响管网特性曲线形状的决定因素是阻抗阻抗S S 。S S值值越大越大，曲线，曲线越陡越陡 。n

8、 S=f (l，d， ， )1 -272m)(kg 24(mkg 24( ARlsARlsiiisMiiisL6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n泵泵( (或风机或风机) )的的性能曲线性能曲线在一定转速下，泵或风机的扬程在一定转速下，泵或风机的扬程H(全压全压P)、功、功率率N、效率、效率随流量随流量Q变化的关系曲线。变化的关系曲线。)()(QfPQfHQcCQH-QHN-Q-Q6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n产品技术产品技术样本样本给出的给出的性能曲线性能曲线（或性（或性能参数表），是根据能参数表），是根据标准实验状态标准实验

9、状态下下测试的。测试的。n实际实际使用中，工作流体密度、转速等使用中，工作流体密度、转速等参数与试验不一致时，根据参数与试验不一致时，根据相似律相似律换换算为算为实际性能曲线实际性能曲线。6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n 泵泵( (风机风机) ) 在管网中工作，其在管网中工作，其工作流量工作流量即为即为管网管网的的总流量总流量，泵泵( (风机风机) )所所提供的能量提供的能量与与管网管网中流体中流体流动流动所需所需的的能量能量相等。相等。n 将将泵泵( (风机风机) ) 的实际的实际H-QH-Q性能曲线性能曲线与其所在管网系与其所在管网系统的统的管网特性曲线管

10、网特性曲线，用相同的比例尺、相同的单，用相同的比例尺、相同的单位绘在同一直角坐标图上，两条曲线的位绘在同一直角坐标图上，两条曲线的交点交点，即，即为该泵（风机）在该管网系统中的为该泵（风机）在该管网系统中的工作状态点工作状态点，或称或称运行工况点运行工况点。2)(SQHQfHst6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n泵与风机在系统中的工作状态点泵与风机在系统中的工作状态点6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n解析法求工况点解析法求工况点利用利用能量平衡能量平衡关系：关系：管网特性曲线方程管网特性曲线方程泵与泵与风机性能曲线方程风机性能曲线

11、方程上式表明，上式表明，泵、风机泵、风机的的工作流量工作流量即为即为管网管网中通中通过的过的流量流量，提供提供的的压头压头与与管网管网在该流量下流动在该流量下流动所需的压头所需的压头相一致。相一致。22210)(SQHQcQccQfHst6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n稳定工况点稳定工况点1 1、B B点流量点流量Q QB B小于管路流量小于管路流量Q QA A时，其时，其压头压头H HB B大大于管路阻力于管路阻力H HA A，多余的能量将使，多余的能量将使流体加速流体加速，流，流量加大，量加大，工况点将自动由工况点将自动由B B移向移向A A。6.1 泵、

12、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n稳定工况点稳定工况点2 2、C C点流量点流量Q QC C大于管路流量大于管路流量Q QA A ，其，其压头压头H Hc c小于小于管路阻力管路阻力H HA A ，则流体减速，则流体减速，流量减小流量减小，工况工况点自动由点自动由C C移向移向A A。3 3、A A点是稳定工况点。点是稳定工况点。6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n不稳定工况点不稳定工况点n 1 1、驼峰形驼峰形性能曲线的泵、风性能曲线的泵、风机，机，上升段上升段E E点是点是不稳定工况不稳定工况点点。当泵（风机）受到干扰导致当泵（风机）受到干

13、扰导致流流量增大量增大时，时，压头大于管路阻力压头大于管路阻力，管路中流速加大，管路中流速加大，流量继续增流量继续增加加，工况点工况点继续向流量增大的继续向流量增大的方向移动，方向移动，无法回到原工作点无法回到原工作点。应通过应通过工况分析工况分析，使泵使泵( (风机风机) ) 工作工作在在稳定工作区稳定工作区！6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n2、D点（下降段）为稳定工况点点（下降段）为稳定工况点n驼峰形性能曲线的泵、风机保证工况点处于下降段！6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n系统效应系统效应和喘振喘振n 1 1）入口系统效应）

14、入口系统效应：泵、风机出入口与管网连接方式与试验不一致，导致其性能特性下降。n 如何消除？弯管长度适当，利于入口气流均匀弯管长度适当，利于入口气流均匀。n 方法：方法：控制管道长宽比，设置入口箱，采取措施保证气流均匀等。n 作业：作业：请查阅GB507362012关于风管长宽比的规定，查阅GB502432002关于消声部件制作的规定。6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n1 1）入口系统效应）入口系统效应：(b) 方形弯管(a)圆形弯管管道长度R(c) 进口风箱理想理想损失大损失大改善改善6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n1 1）入口

15、系统效应）入口系统效应：风机在管网中接有吸入管路时，入口绝对压力下降，风机作功能力下降。思考：为什么风机作功能力下降？思考：为什么风机作功能力下降？n2 2）出口系统效应）出口系统效应从风机出口不规则从风机出口不规则的速度分布，的速度分布，到到管道内管道内气流气流速度规则分布速度规则分布截面间的截面间的长度长度，称为，称为效应管道长效应管道长度度；35倍管径长度倍管径长度为避免能量损失，为避免能量损失，不应在此长度内安装不应在此长度内安装形状突形状突变的变的管件或设备管件或设备。6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n3）喘振喘振：非稳定工作区运行时，时而输入：非稳定

16、工作区运行时，时而输入流体、时而倒流的现象。流体、时而倒流的现象。当风机特性曲线当风机特性曲线峰值左侧峰值左侧的曲线的曲线较平坦较平坦、工况工况点离峰值点较近点离峰值点较近、管网特性曲线的、管网特性曲线的斜率较小斜率较小、管网中管网中压力波动不大压力波动不大时，喘振的可能性小。时，喘振的可能性小。当风机性能曲线当风机性能曲线峰值左侧较陡峰值左侧较陡，运行，运行工况点离工况点离峰值较远峰值较远时，易发生喘振。时，易发生喘振。一般来说，一般来说，轴流风机轴流风机比离心风机易发生喘振，比离心风机易发生喘振，高压风机高压风机比低压风机易发生喘振。比低压风机易发生喘振。6.1 泵、风机在管网系统中的工况

17、点泵、风机在管网系统中的工况点n防止喘振的措施：防止喘振的措施：A:避免在非稳定区工作；避免在非稳定区工作；B:旁通或放空法，简单但旁通或放空法，简单但不经济不经济；C:增速节流法，改变性能曲线，使工况点进入增速节流法，改变性能曲线，使工况点进入稳定工作区。稳定工作区。6.1 泵、风机在管网系统中的工况点泵、风机在管网系统中的工况点n系统效应系统设计的影响：系统效应系统设计的影响：6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n需要解决的问题：联合运行联合运行设备组性能曲线设备组性能曲线联合运行时联合运行时系统的工况点系统的工况点联合运行时联合运行时任一设备的工况点任一设备的工况点部分设备部分设备工

18、作时的工作时的工况点工况点并联运行并联运行的特点与应用的特点与应用串联运行串联运行的特点与应用的特点与应用6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n什么是什么是联合运行联合运行？两台或两台以上两台或两台以上的泵的泵( (或风机或风机) )在在同一管网系统同一管网系统中中共同工作共同工作，称为联合运行。，称为联合运行。n联合运行的联合运行的目的目的是什么？是什么？增加增加流量流量或增加或增加压头压头；便于管网调节，适应用户需求的变化便于管网调节，适应用户需求的变化n联合运行有哪些联合运行有哪些方式方式？并联并联运行；运行；串联串联运行运行6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n泵泵( (风机风

19、机) )并联运行工况分析并联运行工况分析多台水泵在同一水池吸水，向同一管路供水多台水泵在同一水池吸水，向同一管路供水。QQQABCHQ6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n泵泵( (风机风机) )并联运行工况分析并联运行工况分析多台水泵多台水泵(或风机或风机)具有共同的吸水具有共同的吸水(气气)和出水和出水(气气)管路。管路。 QQQABCHQ6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n1 并联并联运行工作的基本特征运行工作的基本特征H=H1=H2Q=Q1+Q2H1H2Q1Q2HQ6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n2 并联并联运行设备组的性能运行设备组的性能曲线曲线1.在在QH坐标系

20、上分别坐标系上分别绘出各台设备的绘出各台设备的QH性性能曲线能曲线I，II；2.在纵轴上取在纵轴上取压力值压力值H，做做水平线水平线，分别与各设备，分别与各设备性能曲线相交，得到交点性能曲线相交，得到交点a,b；HQQaQbQa+QbIIIIIIabcHa=Hb=Hc6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n2 并联并联运行设备组的性能运行设备组的性能曲线曲线3.延长延长水平线水平线H=Ha=Hb至至C，且，且Qc=Qa+Qb，c为并为并联性能曲线上的点。联性能曲线上的点。4.另取压力值，按另取压力值，按上述方上述方法法可得并联性能曲线上可得并联性能曲线上不不同的点同的点。将上述点光滑连线，即

21、得将上述点光滑连线，即得两台泵两台泵 (风机风机) 并联并联运行的运行的联合联合性能曲线性能曲线。 HQQaQbQa+QbIIIIIIabcHa=Hb=Hc6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n3 两台相同两台相同设备并联运设备并联运行行A是两台水泵并联运行时是两台水泵并联运行时管网管网系统的工作点系统的工作点。管网。管网流量为流量为QA。B是两台水泵并联运行时是两台水泵并联运行时各台水泵各台水泵自身的工作点自身的工作点，流量均是流量均是QB。QA=2QB；HA=HBQBQCAQABCHQ过过A作作水平水平线线与与I交于交于B6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n3 两台相同两台相同设

22、备并联运行设备并联运行C是其中是其中一台设备一台设备单独单独运运行时的行时的工作点工作点。QcQB说明设备说明设备单独运行单独运行比参与比参与并联运行并联运行时的时的流量流量大大。QAQc并联后并联后总流量总流量增加增加。QA-QcHC并联后并联后压头压头增加。增加。QBQCAQABCHQ过过A作水平作水平线与线与I交于交于B6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n4 4 三台三台相同泵相同泵( (风机风机) )并联并联运行运行是是单机单机的性能曲线的性能曲线是是两台两台设备设备并联并联时的性能曲时的性能曲线线是是三台三台设备设备并联并联时的性能曲时的性能曲线线是管网特性曲线是管网特性曲线

23、n A是是单机单机运行时系统的运行时系统的工况点工况点n B是是两台并联两台并联时的时的工况点工况点n C是是三台并联三台并联时的时的工况点工况点 BAHCQQ12Q6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n4 4 三台三台相同泵相同泵( (风机风机) )并联运行并联运行dQ1是从是从单机单机增加至增加至两台两台并并联运行时的联运行时的流量流量增量；增量；dQ2是从是从两台两台增加至增加至三台三台并并联运行时的流量增量。联运行时的流量增量。d Q2 Qb-Qan 陡降型陡降型设备设备并联并联，流量增流量增加更显著加更显著6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n 6 管网性能管网性能对并联运行

24、工对并联运行工况的影响况的影响I I：一台一台设备的性能曲线设备的性能曲线IIII：两台两台设备并联的性能曲设备并联的性能曲线线1 1：较陡较陡的的管网管网特性曲线特性曲线11：较缓较缓的的管网管网特性曲线特性曲线n 较陡较陡曲线流量增量曲线流量增量=dQ=dQ1 1n 较缓较缓曲线流量增量曲线流量增量=dQ=dQ2 2n dQ2dQ1：管网管网曲线曲线越平越平缓缓，并联运行流量增加越并联运行流量增加越显著显著!IQHIIdQ2dQ1116.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n 6 不同性能不同性能设备并联运行设备并联运行、分别是两台设备的性能曲分别是两台设备的性能曲线线是两台设备并联的性能

25、曲是两台设备并联的性能曲线。线。是管网特性曲线是管网特性曲线n A点是两台设备并联工作的工点是两台设备并联工作的工况点，况点，C、B分别是设备分别是设备I、II的工作点的工作点n E、D分别是设备分别是设备I、II单独单独在管在管网中运行的工作点网中运行的工作点n QAQD+QEABCHQQCAEQBAQD+F6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n7 不同性能不同性能设备并联运行设备并联运行当当并联工况点并联工况点移至移至F点时，点时，由于由于设备设备的压头不能大于的压头不能大于HF，不能输出流量，应，不能输出流量，应停停开设备开设备；n工程中一般工程中一般采用相同的设采用相同的设备并联运

26、行备并联运行。 ABCHQQCAEQBAQD+F6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n泵泵(风机风机)并联运行小结并联运行小结多台多台设备设备并联并联工作的工作的总流量总流量等于等于各设备流量之各设备流量之和和，总压头总压头与各与各设备压头设备压头相等。相等。多台设备多台设备并联并联工作的工作的总流量总流量小于小于并联前并联前各设备各设备单独单独工作的工作的流量之和流量之和。在同一管网系统中，在同一管网系统中，任一设备任一设备参与参与并联并联运行时运行时的流量的流量小于小于其其单独运行单独运行时的时的流量流量，压头压头则则大于大于其单独运行时的其单独运行时的压头压头。6.2 泵、风机联合运

27、行泵、风机联合运行n泵泵(风机风机)并联运行小结并联运行小结并联台数并联台数增多增多，每并联上一台设备所增加的流，每并联上一台设备所增加的流量量愈小愈小，不宜不宜采用采用过多过多设备设备并联并联运行的方式。运行的方式。管网管网特性曲线特性曲线越陡越陡，并联运行，并联运行流量增加越少流量增加越少。设备设备性能曲线性能曲线越陡越陡，并联运行，并联运行流量增加越多流量增加越多。工程中应采用工程中应采用相同性能的设备并联运行相同性能的设备并联运行。6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n泵泵(风机风机)并联运行的应用并联运行的应用1.1.当用户需要流量大，而大流量的泵或风机制当用户需要流量大，而大流

28、量的泵或风机制造困难或造价太高时造困难或造价太高时；2.流量需求变化幅度大，通过停开设备台数以流量需求变化幅度大，通过停开设备台数以调节流量时；调节流量时；3.3.当有一台设备损坏，仍需保证供液气），做当有一台设备损坏，仍需保证供液气），做为检修及事故备用时。为检修及事故备用时。6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n泵泵( (风机风机) )串联运行串联运行工况分析工况分析n串联串联：第一台设备出口与第二台设备吸入：第一台设备出口与第二台设备吸入口连接。口连接。6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n1 串联运行串联运行工作的工作的基本特征基本特征H=H1+H2Q=Q1=Q2QQ2Q1H1

29、H2H=H1+H26.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n2 串联运行设备组的性能曲线串联运行设备组的性能曲线cIIIQc=QaQHI,IIaHaHc=2Ha6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n3 串联串联运行工况分析运行工况分析曲线曲线是一台设备的性是一台设备的性能曲线能曲线曲线曲线是两台设备是两台设备串联串联运行的性能曲线运行的性能曲线曲线曲线是管网特性曲线是管网特性曲线nA点是串联工作的工况点是串联工作的工况点，流量为点，流量为QA，压头，压头为为HA6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n3 串联串联运行工况分析运行工况分析B点点是是串联串联工作时其中一工作时其中一台设备的工

30、况点，流量为台设备的工况点，流量为QB=QA，压头为，压头为HB；HA=2HB2HCC点点是其中是其中一台一台设备设备单独单独工作时的工况点，流量为工作时的工况点，流量为QC，压头为，压头为HC；HCHA，QcQA过过A作垂线作垂线线与线与I交于交于B6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n串联运行小结串联运行小结串联串联运行的运行的总流量总流量和和压头压头都都比串联前比串联前高高。表面上看，表面上看，增加压头增加压头是串联的目的。但最终目是串联的目的。但最终目的一般还是为了满足更大的的一般还是为了满足更大的流量流量需求。流量大，需求。流量大，管网的阻力大，需要更大的动力。管网的阻力大，需要

31、更大的动力。泵泵( (风机风机) )的的性能曲线越平坦性能曲线越平坦，串联串联后增加的流后增加的流量和压头量和压头越大越大，越适合串联工作。，越适合串联工作。6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n泵泵(风机风机)串联运行的应用串联运行的应用一台一台高压高压的泵或风机制造困难或的泵或风机制造困难或造价造价太高；太高；在管网改建或扩建时，管网阻力加大，在管网改建或扩建时，管网阻力加大，需要的需要的压头提高压头提高；一般应采用一般应采用性能相同性能相同的泵的泵串联串联工作；工作；下游下游水泵承受压力较高，应注意泵的水泵承受压力较高，应注意泵的强度强度；风机风机串联工作的操作串联工作的操作可靠性可

32、靠性差，一般差，一般不推荐不推荐采采用。用。6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n 例题：例题：n 某管网使用水泵一台。某管网使用水泵一台。总流量为总流量为 200m3/h时，时，管管网总阻力是网总阻力是10m；管网；管网进出口高差进出口高差10m。现需将。现需将管网总流量增加管网总流量增加50%，决定增加一台相同的水泵，决定增加一台相同的水泵，问新增加的水泵是并联运行好，还是串联运行好？问新增加的水泵是并联运行好，还是串联运行好？n 水泵的性能参数表水泵的性能参数表H（m）32.52011Q（m3/h）1502002206.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n解：串联一台后管网的流量为

33、解：串联一台后管网的流量为220m3/h，不，不满足要求；并联一台后流量为满足要求；并联一台后流量为300m3/h，满，满足要求。足要求。HQ10m200 220300IIIVIIIIabc2032.5H=Hst+SQ2 S=H/Q26.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n思考题：思考题：相同的两台水泵并联运行，其流量等于任意一台水泵相同的两台水泵并联运行，其流量等于任意一台水泵单独工作单独工作时流量的时流量的2 2倍，这种说法对吗？倍，这种说法对吗？某管网某管网需要的流量是需要的流量是200t/h200t/h，选择，选择两台两台额定流量为额定流量为100t/h100t/h的水泵是否能够满足

34、要求？试进行分析。的水泵是否能够满足要求？试进行分析。某空调系统改造，冷却塔原设在高层顶层，甲方要求某空调系统改造，冷却塔原设在高层顶层，甲方要求将将冷却塔和机组冷却塔和机组都都安装在新扩建的裙房屋顶安装在新扩建的裙房屋顶，使用，使用原原有设备有设备，系统负荷不变，若其它改造所需条件均满足，系统负荷不变，若其它改造所需条件均满足，请问该方案能否行得通，若可行，则对冷却水系统和请问该方案能否行得通，若可行，则对冷却水系统和设备有什么影响，如何解决？若不可行，请说明理由。设备有什么影响，如何解决？若不可行，请说明理由。6.2 泵、风机联合运行泵、风机联合运行n作业：作业：请完成设备性能曲线和管网曲

35、线对串联工况的请完成设备性能曲线和管网曲线对串联工况的影响分析。影响分析。请完成课后习题请完成课后习题1616。6.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n请复习第请复习第5章泵与风机的相似律内容。章泵与风机的相似律内容。n主要内容：主要内容：管网系统特性调节方法管网系统特性调节方法设备性能调节方法设备性能调节方法6.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n 一、调节管网系统特性一、调节管网系统特性n 1 1 液体管网液体管网系统特性调节系统特性调节曲线曲线2,3分别为分别为关小关小和和开大开大阀门阀门时的时的管网特性曲线管网特性曲线。n 分析：采用增大阻抗减小分析：采用增大阻抗减小流量的

36、代价。流量的代价。n 曲线曲线2：关小：关小QB，HBn 曲线曲线1： QB，HDHQQQQDABC4132HHHH(Q )QQQQHHH132213CABBBBHQN6.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n 一、调节管网系统特性一、调节管网系统特性n 1 1 气体管网气体管网系统特性调节系统特性调节吸入管段调节吸入管段调节2、2和和3、3分别为分别为关小关小和和开大阀门后的风机性能曲线开大阀门后的风机性能曲线和管网特性曲线。和管网特性曲线。吸入管吸入管阀门调节，阀门调节，改变了风改变了风机的性能机的性能，B点和点和B点比较，点比较，所需功率减小。所需功率减小。n 曲线曲线2：关小：关小

37、QB，HBn 曲线曲线1：B（QB，HB）BBHQNHQQQQDABC4132HHHH(Q )QQQQHHH132213CABB6.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n二、调节泵、风机的性能二、调节泵、风机的性能n1 1 变速调节变速调节n雷诺自模区雷诺自模区内，内，同一泵或风机同一泵或风机在在不同转数不同转数下的下的性能曲线性能曲线上上存在存在一一对应的一一对应的相似工况相似工况点点。n在在相似工况点相似工况点之间，之间，性能参数性能参数服从服从相似律相似律的关系。的关系。6.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n二、调节泵、风机的性能二、调节泵、风机的性能n1 1 变速调节变速调

38、节n在在相似工况点相似工况点之间，之间，性能参数性能参数服从服从相似律相似律的关系。的关系。2222)(;)()()(QQHHQQPPPPnnQQ322)()()(nnNNnnPPnnHHnnQQ6.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n 二、调节泵、风机的性能二、调节泵、风机的性能n 1 1 变速调节变速调节n 相似工况曲线：相似工况曲线：22222)()(kQQQHQQHH6.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n相似工况曲线相似工况曲线I0QHHHcIIBACABHBQCQQAIVIIIQ0QBBHAHHBIAQIIIII(IV)AstH相似相似工况工况曲线曲线管网特性曲线相似工

39、况曲线管网特性曲线6.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n 上图中广义管网中上图中广义管网中A、B两点工况并不相似，两点工况并不相似，为什为什么？么？n A、B相似，则有：相似，则有：n 而广义管网而广义管网A、B满足下式：满足下式：BABAHHQQ22BAstBstABAHHHHHHQQ226.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n 具有具有狭义狭义管网管网特性曲线特性曲线的管网，当其特性（的管网，当其特性（总阻总阻抗抗S S）不变时，泵或风机在）不变时，泵或风机在不同转速不同转速运行时的工运行时的工况点是况点是相似工况点相似工况点。流量比流量比值与值与转速比转速比值成正比；值成正

40、比；压力比压力比值与值与转速比值平方转速比值平方成正比；成正比；功率比功率比值与值与转速比值转速比值三次方三次方成正比。成正比。n 若变转速的同时，总阻抗若变转速的同时，总阻抗S值值也发生变化，则不也发生变化，则不同转速的工况同转速的工况不是不是相似工况，上述关系不成立；相似工况，上述关系不成立；n 对于具有对于具有广义广义特性曲线的管网，上述关系亦特性曲线的管网，上述关系亦不成不成立立。6.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n降低转速降低转速调小流量，调小流量，节能节能效果显著；效果显著；n增加转速增加转速增大流量，增大流量，能耗能耗急剧增大，增大急剧增大，增大振动和噪声，易发生机械强

41、度和电机超载振动和噪声，易发生机械强度和电机超载问题。问题。n一般一般不采用不采用增速方法增速方法来调节工况。来调节工况。2)(nnHHnnQQ3)(nnNN6.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n实际应用问题实际应用问题：1）不改变管网，减小转速，将流量从）不改变管网，减小转速，将流量从QA（对（对应转速应转速n），调节到），调节到QB，转速应为多少？，转速应为多少？n求流量为求流量为QB时要求的时要求的工况点工况点（B点）点） ；n过过B点作点作相似工况曲线相似工况曲线，与转速为，与转速为n时的泵时的泵或风机的性能曲线的交点为或风机的性能曲线的交点为B点的点的相似工况相似工况点点；n

42、在此两点间依据在此两点间依据相似律相似律求转速。求转速。6.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n实际应用问题实际应用问题：2）转速）转速n时流量为时流量为QA，不改变管网，转速减，不改变管网，转速减小为小为n，流量为多少？，流量为多少？n求求转速为转速为nn的性能曲线的性能曲线，其与管网特性曲，其与管网特性曲线的交点即为线的交点即为新的工况点新的工况点，从而求出新的，从而求出新的管网流量。管网流量。6.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n复习：复习： 已知已知转速转速n时水泵的性能曲线，求时水泵的性能曲线，求转速减小为转速减小为n时的性能曲线。时的性能曲线。n解：在解：在转速转速n

43、的水泵性能曲线上找的水泵性能曲线上找若干点若干点。利用利用相似律相似律，求对应的，求对应的相似工况点相似工况点的性能的性能参数，连接起来可获得新转速下的性能曲参数，连接起来可获得新转速下的性能曲线。线。6.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n2 调节进口导流器调节进口导流器n 导流器的作用是导流器的作用是使气流进入叶使气流进入叶轮之前轮之前产生预旋产生预旋。当当导流器全开导流器全开时，气流无旋进入时，气流无旋进入叶轮，叶轮进口切向速度叶轮，叶轮进口切向速度vu10，所得所得风压最大风压最大。向向旋转方向旋转方向转动导流器叶片，气转动导流器叶片，气流产生预旋，切向分速流产生预旋，切向分速v

44、u1加大，加大，风压降低风压降低。导流器叶片导流器叶片转动角度越大转动角度越大，预旋，预旋越强烈，越强烈，风压风压p p越低越低。(a)(b)PBQCQAQQCBA6.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n3 3 切削叶轮调节切削叶轮调节n泵或风机的泵或风机的叶轮叶轮经过经过切削切削，外径外径改变，其改变，其性能性能随之改变。随之改变。性能曲线性能曲线改变，改变，工况点工况点移移动，系统的流量和压头改变，实现节能。动，系统的流量和压头改变，实现节能。n叶轮叶轮切削后切削后与原来叶轮与原来叶轮不符合不符合几何相似条几何相似条件。件。n近似认为近似认为出口安装角出口安装角不变，不变，出口速度三

45、角出口速度三角形相似形相似。6.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n近似认为近似认为出口安装角出口安装角不变，不变，出口速度三角出口速度三角形相似形相似。HD2 22D22cuc22u22CDBA (D ) (D )2Q2DDvvvv22222222rruuuu6.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n 流量流量Q、扬程、扬程H：n 低比转数时，切削后叶轮出口宽度变化不大，认为低比转数时，切削后叶轮出口宽度变化不大，认为b2=b2,则有第一切削律：则有第一切削律：n 第一切削曲线：第一切削曲线：gvuHvbDQuTrT22222 ；422222222 DDNNDDHHDDQQQQHH

46、006.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n 流量流量Q、扬程、扬程H：n 中高比转数时，切削后叶轮出口面积不变，认为中高比转数时，切削后叶轮出口面积不变，认为D2b2=D2b2,则有第二切削律：则有第二切削律：n 第二切削曲线：第二切削曲线：gvuHvbDQuTrT22222 ；32222222 DDNNDDHHDDQQ22 00QQHH6.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n实例：实例：n应用应用1：已知水泵叶轮：已知水泵叶轮外径外径D D2 2时的性能曲线，时的性能曲线，求求D D2 2时的性能曲线。时的性能曲线。n解：在外径解：在外径D2时的性能曲线上选取若干点，时的性能曲

47、线上选取若干点，应用应用切削律切削律，计算外径为，计算外径为D2时对应的各个时对应的各个点的参数值，并连成曲线。点的参数值，并连成曲线。6.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n应用应用2：已知水泵叶轮：已知水泵叶轮外径外径D2时的性能曲线时的性能曲线和管网特性曲线，水泵输出流量是和管网特性曲线，水泵输出流量是Qa，要，要求通过改变叶轮直径，将流量调整为求通过改变叶轮直径，将流量调整为Qb，求此时的求此时的直径直径D2。n1）找到所需的）找到所需的新工况点新工况点B；n2）过新工况点作切削曲线过新工况点作切削曲线，找到与外径，找到与外径D2的水泵性能曲线的交点的水泵性能曲线的交点C（或（或

48、D）；）；n3）在）在B点和点和C点（或点（或D点）之间利用点）之间利用切削律切削律，求出求出D2。6.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节HD222D22cuc22u22CDBA(D )(D )2Q2低比转数低比转数, HB/QB高比转数高比转数, HB/QB26.3 泵、风机的工况调节泵、风机的工况调节n 切削会带来效率下降，对切削量有限制。比转数切削会带来效率下降，对切削量有限制。比转数越大，允许切削量越小越大，允许切削量越小.n 最大切削量最大切削量比转数比转数ns60120200300350350以以上上允许最大切允许最大切削量削量201511970效率下降值效率下降值每切削每切

49、削10下下降降1每切削每切削4下降下降16.4 泵与风机的安装位置泵与风机的安装位置n水泵的水泵的气穴气穴和和气蚀气蚀现象现象原因原因：水泵内部低压区，：水泵内部低压区，液体汽化液体汽化。后果后果：引起局部：引起局部水锤水锤，破坏水泵叶片。，破坏水泵叶片。避免气蚀的技术原理避免气蚀的技术原理：使使水泵内部水泵内部最低压力最低压力PK高于高于工作温度下的工作温度下的汽化压力汽化压力，且有一定的且有一定的富余富余值值。避免气蚀的技术手段避免气蚀的技术手段：控制水泵距离吸水面控制水泵距离吸水面安安装高度或装高度或气蚀余量气蚀余量。6.4 泵与风机的安装位置泵与风机的安装位置n 水泵进口水泵进口11断

50、面与压断面与压力最低断面能量方程：力最低断面能量方程：HssdPa/0P1/Hs绝 对 压 力 零 线d01相 对 压 力 零 线1P /r1P /r0PgvPPk)2(211PPgvPk22116.4 泵与风机的安装位置泵与风机的安装位置n 1 吸升式水泵安装高度吸升式水泵安装高度：HssdPa/0P1/Hs绝 对 压 力 零 线d01相 对 压 力 零 线1P /r1P /r0shgvrPZgvrPZ2221112000ssssshgvHHhgvZZrPP2 2212101106.4 泵与风机的安装位置泵与风机的安装位置n为保证为保证水泵内部最低压力水泵内部最低压力PK高于工作温度高于工作

51、温度下汽化压力下汽化压力，控制控制吸上吸上真空高度真空高度HS小于限小于限值值HS，即：，即：n则则水泵安装高度限值水泵安装高度限值：n泵实际安装高度应小于限值：泵实际安装高度应小于限值：ssHH 221sssshgvHHssssHH6.4 泵与风机的安装位置泵与风机的安装位置n确定确定Hs 应应注意修正注意修正：流量增加流量增加时，流体时，流体流动损失增加流动损失增加，Hs应随应随流量增加而有所流量增加而有所降低降低。泵的样本曲线条件：大气压强为泵的样本曲线条件：大气压强为10.33mH10.33mH2 2O O，水温为水温为2020。nHs=Hs-(10.33-ha)+（0.24-hv）

52、6.4 泵与风机的安装位置泵与风机的安装位置n2 灌注式水泵灌注式水泵的安装高度的安装高度管网系统中管网系统中输送输送的是的是温度较高温度较高的液体。的液体。吸液池面压力吸液池面压力低于大气压低于大气压而具有一定的而具有一定的真空度真空度。n叶轮叶轮需要安装在需要安装在最低水面以下最低水面以下，常采用，常采用“气蚀余量气蚀余量”来衡量它们的吸水性能，来衡量它们的吸水性能，确确定定它们的它们的安装位置安装位置。6.4 泵与风机的安装位置泵与风机的安装位置n 水泵内压力低于汽化压力时，发生汽化：水泵内压力低于汽化压力时，发生汽化：n 则气蚀余量为：则气蚀余量为：n 考虑考虑0.3m的余量，则气蚀余量限值为：的余量，则气蚀余量限值为：V211min)2(PgvPph3 . 03 . 0minPhhPPgvPV211)2(6.4 泵与风机的安装位置泵与风机的安装位置n 对于右图所示系统，需满足：对于右图所示系统，需满足：n 水面与入口能量方程：水面与入口能量方程：n 代入得到，安装高度：代入得到，安装高度：n 液面压强与汽化压强相等时，有：液面压强与汽化压强相等时，有：hrPgvrPV2211sghgvrPHrP22110sVghhrPPH0sghhH6.4 泵与管网的连接泵与管网的连接n1.1.吸水管路的连接吸水管路的连接不漏气不漏气：密封密封不积气不积