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叶片泵工况点确定及其调节
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第三章 叶片泵工况点确定及其调节
本章重点:通过本章的学习,要求学员熟练掌握两台同型号泵并联和串联运行工况点的确定,一台泵向高低不同的出水建筑物供水工况点的确定,高位出水建筑物和水泵联合向低位出水建筑物供水工况点的确定,水泵工况点调节的方法及其选择,变速调节和变径调节的原理,调节后的转速和车削量计算.掌握扬程性能曲线的转绘,功率性能曲线的转绘,效率性能曲线的转绘,并联运行中调速泵台数的选定.了解水泵非常情况下工况点的确定等.
第一节 单泵运行时工况点确定
前面我们讨论了叶片泵的性能曲线,它反映了水泵本身潜在的工作能力.但抽水装置在实际运行时,究竟是处于性能曲线上哪一点工作,不是完全由水泵本身所决定的,而是由水泵和抽水装置共同决定的.若确定水泵的实际工况点(或工作点),还需要研究抽水装置.
一,管路特性曲线
(一)水头损失曲线
由《流体力学》中得知,流体在管路中流动存在着水头损失,它包括沿程水头损失和局部水头损失.
,,,,,联立各式即得式(3―1―1):
式中:――管道糙率;
――管道长度();
――管道直径();
――管道总的阻力参数();
,――管道沿程,局部阻力参数();
――局部阻力系数,可查阅《水力计算手册》,《流体力学》或《水力学》等.
对于给水管道,沿程水头损失的计算,可采用带有比阻()公式的计算:
式中:――比阻(),;
――修正系数,对于钢管,对于铸铁管值.
可查阅渠道水力计算表.
由式(3―1―2)可知,水头损失与流量的平方成正比,它是一条通过坐标原点的二次抛物线,称为管路损失曲线或水头损失曲线,以―表示,如图3―1―1()所示.
(二)管路特性曲线
在式(2―1―4)中,其流速水头差一般均可以忽略不计,可并改写成以下形式:
式中: ――需要扬程().
曲线的形状,位置取决于抽水装置,液体性质和流动阻力.为了确定水泵装置的工况点,将上述管路损失曲线与静扬程联系起来考虑,即按公式(3―1―3)绘制出的曲线,称为管路特性曲线(或称为抽水装置特性曲线,也称为管路系统特性曲线),如图3―1―1()所示.该曲线上任意点表示水泵输送流量为Q,提升净扬程为时,管路中损失的能量为=,流量不同时,管路中损失的能量值不同,抽水装置所需的扬程也不相同.
二,单泵运行时工况点的确定
叶片泵扬程性能曲线～随着流量的增大而下降,抽水装置特性曲线～随着流量的增大而上升.将～曲线和～曲线画在同一个,坐标内,则两条曲线的交点(,),即为水泵的工况点,如图(3―1―2)所示.点表明,水泵所能提供的扬程与抽水装置所需要的扬程相等.点是流量扬程的供需平衡点,即矛盾的统一.
从图3―1―2可以看出,若水泵在点工作,则水泵供给的扬程大于需要的扬程,即 >,供需失去平衡,多余的能量就会使管道中的流速增大,从而使流量增加,一直增至为止;相反,如果水泵在点工作,则.由于能量不足,管中流速降低,流量随着减少,直减至为止.
正常运行时水泵工况点确定
已经知道:水泵的工况点是水泵的扬程性能曲线和抽水装置特性曲线的交点,水泵的扬程性能曲线可以从机械产品目录,设计手册或水泵的性能图(包括实验性能曲线,通用性能曲线)等直接查得,也可根据水泵的性能表,利用水泵扬程方程,求得扬程式性能曲线的系数,从而绘制出水泵的扬程性能曲线.
而抽水装置特性曲线是根据抽水装置的管道材料及其布置,设计上下水位,求出其抽水装置阻力参数,假设一个个流量,计算对应的抽水装置所需要的扬程,从而绘制出抽水装置特性曲线.
水泵的联合运行包括正常运行,调节泵与非调节的联合运行以及非常工况下的运行三类.
正常运行包括相同和不同型号水泵的并联,相同和不同型号水泵的串联,相同型号水泵的串并联转换运行,一台水泵向高低不同的出水构筑物供水,高位构筑物与水泵联合向低位构筑物供水,多台水泵向高低不同的出水构筑物供水等7种情况.
调节泵与非调节的联合运行包括变径调节水泵的工况点,变径调节水泵和非调节泵的联合运行,变速调节水泵的工况点,变速调节水泵和非调节泵的联合运行,变角调节水泵的工况点,变角调节水泵和非调节泵的联合运行等6种情况.
非常工况下的运行包括串联和并联,它们又都包括全部失去动力和部分失去动力等4种情况.
一,并联时工况点的确定
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泵有哪些用途
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1-10 水泵扬程H是怎样定义的 它同水泵单位质量能Y有何区别
1-11 区分下述个物理量的概念及其相互关系.
(1)水泵的工作扬程,装置扬程,泵站扬程;
(2)水泵的轴功率,水泵的有效功率,电动机的输入功率,输出功率;
(3〉水泵效率,传动效率,机组效率,电动机效率,装置效率,泵站效率.
1-12 试说明下列水泵型号的意义.
①IS 10-80-125;②24Sh-19A;③20HL-50;④4DA-8×9;⑤56ZLB-70;⑥36ZW-82.
1-13根据水泵扬程计算公式,有人认为,在水泵允许的吸上范围内,水泵安装得越高,的读数就越大,水泵扬程H就越高.这种说法对吗 为什么
1-14 根据泵把原动机的能量传递给被抽送的液体,使液体能量得到增加的定义,有人认为,泵总是把液体由低处抽升到高处.这种说法对吗 为什么
1-15 水泵效率包括哪三种 它们的意义是什么 根据其能量损失的原因,试述提高水泵效率的途径.
⒈16 抽水装置中的管路分吸水管及出水管两部分,依水泵扬程计算公式,一般抽水装置对吸水管有些什么特殊要求
⒈17 试计算下列情况的水泵扬程.
(1)水泵基准面高于吸水池水面,低于出水池水面,真空表测点高于水泵基准面(m),压力表中心高于基准面.如图1-2(a)所示.
图1-2 水泵装置示意图(水泵出水口直径是进水口直径的3/4)
(2)水泵基淮面均高于吸水池和出水池水面,吸水侧表计测点高于水泵基淮面(m),出水侧表计中心在水泵基淮面以上处,如图1-2(b)所示.
(3)水泵基淮面均低于吸水池水面和出水池水面,吸水侧表计中心在水泵基淮面,出水侧表计中心高于基淮面.如图1-2(c)所示.
⒈18 图1-3为一轴流泵抽水装置,试写出水泵扬程的表达式(吸水池行近流速忽略不计).
图1-3 轴流泵抽水装置图
1-19 如图1-4所示的三种离心泵抽水装置,水泵型号相同,泵轴线都位于同一平面内,其中(b),(c)装置从密闭容器中吸水,(a)装置从开敞吸水池吸水.3台泵装置吸水管路的管材,管径,管长,管路附仵均相同,流量也相等.试问,要使(a),(b),(c)3台泵装置的水泵进口真空度相同,则图中= =
图1-4 离心泵抽水装置图
1-20 某抽水装置如图1-5所示.已知水泵进,出口直径相同.为测定水泵扬程,在泵进,出口处接有水银压差计.当水银面平衡时,水银面至水泵轴心线的距离为a;当水泵运转后,测得两支水银柱液面高差为.试写出水泵扬程的表达式.
图1-5 某抽水装置图
1-21 某抽水装置如图1-6所示.已知进水箱液面压强为(m),出水箱液面压强为(m),两液面至泵轴心线的几何高度分别为和.水泵在额定转速运行时进,出水管的水头损失分别为和.
(1)写出水泵进,出口断面的能量表达式(提示:水泵进出口断面能量应以泵轴心线为基准面);
(2)试根据水泵扬程的定义,写出水泵扬程的表达式,说明其意义.
图1-6 某抽水装置示意图
1-22 已测得一台型号为32Sh-19的水泵抽水时流量为1530L/s,扬程为32.5m,轴功率为580kW,试求这台泵的有效功率和效率 如该泵用来抽送媒油(),质量流量为,扬程为25.4m,效率为80.5%,求此时泵的轴功率P.
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