泵与风机选型

实训〔四〕泵与风机的选型作业实训实验人：时间：同组人：指导老师：实训目的：本次实训是为了对所学的理论知识进行简单的总结，并将其用于选型设计。通过选型实训加强对根底知识的理解和掌握，以及对选型标准和方法的掌握和熟悉。一、选型的定义：选型即用户根据使用要求，在泵与风机的已有系列产品中选择一种适用的，而不需另外设计、制造的泵或风机。选型的主要内容是确定泵或风机的型目、台数、规格，转速以及与之配套的原动机功率。二、选型原那么：(1)所选用的泵或风机设计参数应尽可能地靠近它的正常运行工况点，从而使泵或风机能长期地在高效率区运行，以提高设备长期运行的经济性。(2)力求选择结构简单、体积小，质量轻的泵或风机。为此，应在可能的情况下，尽量选择高转速。(3)力求运行时平安可靠，对水泵来说，首先应考虑设备的抗汽蚀性能。另外尽量选泵或风机的不具有驼峰形状的性能曲线。即使非选具有驼峰性能时，那么其运行的工况应处于驼峰的右边区．而且压头应低于零流量下的压头，以利于投入同类设备的并联工作。对于并联运行的水泵最好一开始就选下降的qv-H性能曲线。(4)对于有特殊要求的泵或风机，除以上要求外，还应尽可能地满足以下要求，如安装地理位置受限制时应考虑体积要小，进出口管路要能配合等。三、选型的参数：(1)根据实际要求，确定最大流量qvmax和最大扬程Hmax(或风压pmax)，然后分别加上适当的平安裕量，作为选用泵与风机的依据。其裕量的大小，视用途的不同而不同。我国给水泵、锅炉送引风机的流量裕量为最大流量的5％一10％，扬程或全压裕量为最大扬程(全压)的10％～15％，即qv=〔1.05~1.10〕qvmax(4-1)H=〔1.05~1.10〕Hmax。(4-2)或p=(1.05~1.1)pmax(4-3)式中qv，H(p)—计算流量和计算扬程(全压)。(2)被输送介质的温度t。(3)被输送介质的密度ρ。(4)当地大气压力pmax。应当注意：在设计标准中送风机的工作参数是对热力学温度T＝293K(20℃)，大气压力pamb＝101325Pa，相对湿度为50％，空气密度ρ＝1.2kg／m3的干净空气而言；引风机的工作参数是对热力学温度T＝473K(200℃)，大气压力pamb＝101325Pa，气体密度ρ＝0.745kg／m3，相对湿度为50％而言；水泵的设计参数那么是对热力学温度T＝293K(20℃)，液体的密度ρ＝1000kg假设所输送的流体介质不符合上述状态时，为了按照设计标准来选择泵或风机，必须对流量、风压、功率按以下公式进行换算：送风机计算公式：qv20=qv(4—4)(4—5)(4—6)引风机计算公式：qv200=qv(4—7)(4—8)(4—9)式中qv、p、P——送风机、引风机在使用条件下的风量、全压和功率，m3／s、Pa、kW；pamb——当地大气压力，Pa；t——使用条件下风机进口处的气体温度，℃。中选择引风机时，如果烟气密度没有精确的数据，那么可按下式计算：kg/m3式中1.34——温度为273K(0℃)时烟气的平均密度，kg／m3T——烟气的热力学温度，K。四、选型方法〔一〕、泵的选型方法泵的选型方法有两种：1．利用水泵性能表选择水泵这种方法适用于水泵结构型式已定的情况下选择单台泵。其步骤是：(1)根据前面表达的方法，算出计算流量和计算扬程：qv＝(1.05～1.10)qvmaxm3／sH＝(1.10～1.15)Hmaxm(2)在已定的水泵系列中查找某一型号的泵时，要使计算流量和计算扬程与水泵性能在列出的有代表性(一般为中间一行)的流量、扬程一致。或者虽不一致，但在上下两行工作范围内，如果有两种以上型号的泵都满足计算流量和计算扬程，那就要权衡利弊，通常选择ns较高、效率较高、结构尺寸小,质量轻的泵。如果在某一型式的性能在中，不能选到适宜的型号，那么应另行选择或者选定与计算值相接近的泵，通过变径改造或变速等措施，以改变泵的性能参数使之符合运行要求。(3)在选定了泵的型号后，要检查泵在系统中运行时的工作情况。看它在流量、扬程变化范围内，泵是否处在最高效率区附近工作。如果运行工况点偏离最高效率区，那么说明泵在系统中的工作经济性较差，最好另外选型。2．利用水泵综合性能图选择水泵水泵综合性能图是将型号不同的所有泵的性能曲线的合理的工作范围(四边形)表示在一个图上。这个四边形是以叶轮切割与不切割的qv—H曲线和与设计点效率相差不大于7％的等效率曲线所组成，如图1所示。曲线1—2在示叶轮直径未切割时的qv—H曲线；曲线3—4表示叶轮在允许切割范围内切割后的qv—H曲线；曲线1—3和2—4均是等效率曲线，它的数值一般规定与泵设计点效率相差不大于7%。选择的步骤：(1)同前面方法一样，首先决定计算流量qv和计算扬程H；(2)选定设备的转速n，算出比转数ns；(3)根据ns的大小，决定所选水泵的类型(包括水泵的台数和级数)；(4)根据所选的类型，在该型的水泵综合性能图上选取量适宜的型号，确定转速、功率、效串和工作范围；(5)从水泵样本中查出该台泵的性能曲线，根据泵在系统中的运行方式(单台、并联或串联运行)，绘出运行方式的工况曲线：(6)根据泵的管路特性曲线和运行方式的工况曲线，决定该泵在系统中的工况点。如果效率变化的幅度不太大，那么选择就到此为止。否那么应重复上述步骤，另选其他型号的泵，直至满意为止。在要求不太高的系统中，一般一次选定，不再重选。二、风机的选型方法风机的选型方法有三种；l，风机类型、性能曲线选择风机这种方法简单方便，但不能保证所选风机在系统中的最正确工况，其步骤是：(1)根据运行需要，按式(4—1)、式(4—3)决定计算流量qv和计算风压p。(2)根据风机的用途，如引风机，就在常用的引风机性能表中查找出适宜的型号(含叶轮直径)、转速和电动机功率，这样便决定了所选的风机。2．利用风机的选择曲线图选择风机这是最常用的一种方法。风机的选择曲线图是以对数坐标表示的，它把几何相似但叶轮直径D2不同的风机的风压、风量、转速和功率绘在一张图上以供参考〔这种方法涉及到精密选型，在制冷专业范畴内不需要这么高的选型要求，这里略讲〕。风机的工作范围—般规定为设计点最高效率的90％以上的一区段。选择的步骤；(1)按式(4—1)、式(4—3)决定计算流量和计算风压。如果输送的介质参数与常态状况不符合，应按式(4—4)或式(4—5)进行换算。(2)按照技术标准，从平安经济的原那么出发，决定合理运行方式和设备的台数。如果选定两台或两台以上设备并联运行，那么应将计算流量除以设备台数，但计算风压保持不变。要考虑，在管道阻力一定的情况下，并联后的总流量比各台单独运行的流量之和有所减少；如果选定为两台或两台以上设备串联运行，那么应使计算流量qv保持不变，而将计算风压除以设备的台数。也应考虑，串联后总风压有所减少。从而决定单台设备所需要的选择参数。(3)由已定的选择参数，在风机的选择曲线上作相应坐标轴的垂线，其交点即可知道所选风机的机号、转速和功率。当交点不是刚好落在风机的性能曲线上，如图2中1点。通常是满足风量的条件下由垂直线往上找，找出最接近的一条性能曲线上的2点和3点。并由2点和3点所在的性能曲线分别查出其最高效率点时所选风机的机号(叶轮直径D2)、转速和功率再用插入法经密度换算，求出该机号在需要参数状态下的功率。然后考虑一定的裕量来选定电动机。电动机的平安系数，通风机采用1.15，引风机采用1.30，排粉风机采用1.20。根据上面2、3两点可选得两台风机，经过权衡分析，并核查运行工况点是否处于高效区，一般选取转速较高、叶轮直径较小、运行经济(风机在流量减小时，可较长时期保持高效率)的第3点为所决定的风机。3．利用风机的无因次性能曲线选择风机风机的无因次性能曲线可适应不同的叶轮外径和转速，它代表几何相似和性能完全相似的同类型风机的性能曲线，其选择步骤如下：(1)按运行需要，选择几种可用的风机型式，由所选类型的设计点效率η(一般为ηmax)查出各类型的流量系数云和压力系数。选择时可把几种型式进行列表计算，便于比拟和挑选。(2)由公式qv=和p=联立解出式中qv——风机计算风量，m3／s；P——风机计算风压，Pa；u——叶轮圆周速度，m／s；p_——介质的密度，对于常态状况的空气，ρ20＝1．2kg／m3。由计算出的D2，从已生产的机号中选用一个与D2相近的外径D’2。(3)由选用的D’2，按公式r/min(4—11)求得所需转速n，由算出的n值去查已生产的电动机转速n’，从中选用一个与n值相近的转速n’，即可。(4)由上面所选用的和,按式(4—10)和式(4—11)算出需要的、和。(5)由和所选类型的无因次性能曲线图。如果由和决定的点落在曲线下面，而且紧靠曲线，即认为适宜，否那么应加大叶轮直径或转速进行重选。(6)根据和查无因次曲线，得η。利用公式KW或直接查曲线查出P。再考虑电动机功率的平安系数，选用标准的电动机。(7)将各类型风机加以比拟，选出适合需要的风机。改造风机时，往往转速，这时首先计算比转数ny。由比转数ny找出与它相近型号风机的无因次性能曲线；由ny查出计算出D2，最后根据风机的空气动力学图，定出风机流道各局部的尺寸和形状。当叶轮圆周速度超过120m／，时，必须进行强度校核。例：试选一台水泵。qvmax=0.33m3／s，管路系统中总损失水头=40m，吸水池液面到压水池液面的几何高度为Hg＝70m，泵由电动机直接驱动，输送常温清水。解泵的扬程Hmax=Hg+＝70+40=110(m)泵的计算流量qv＝l.05qvmax＝1.05×0.33×3600＝1250(m3／h)泵的计算扬程H=1.1Hmax＝l.1×110＝121(m)由于泵的流量要求较大，扬程中等，决定采用