第十五章 泵與風機運行與調(diào)節(jié)

1、 fg u g p HzH 2 2 離心泵在特定管路系統(tǒng)中工作時，液體要求泵供離心泵在特定管路系統(tǒng)中工作時，液體要求泵供 給的壓頭給的壓頭可由柏努利方程式求得，即可由柏努利方程式求得，即 g p z 0 2 2 g u 上式可簡化為上式可簡化為 Hst Hf 與管路中液體流量無關(guān)，在輸液高度與管路中液體流量無關(guān)，在輸液高度 和壓力不變的情況下為一常數(shù)，以符和壓力不變的情況下為一常數(shù)，以符 號號Hst表示。表示。 若貯槽與受槽的截面都很大，該處若貯槽與受槽的截面都很大，該處 流速與管路相比可忽略不計流速與管路相比可忽略不計. . 此式中壓頭損失為此式中壓頭損失為 2 8 2 1 2 )()()(

2、)( 522 4 2 QH d ll gd Q gd ll g u d ll f eee 式中式中Q為管路系統(tǒng)的流量，為管路系統(tǒng)的流量，m3/s 對于特定的管路系統(tǒng)，對于特定的管路系統(tǒng)，l l、l le e、d d 均為定值，湍流均為定值，湍流 時摩擦系數(shù)的變化也很小，令時摩擦系數(shù)的變化也很小，令 S d ll g e )( 52 8 則式（則式（2-142-14）可簡化為）可簡化為 HstSQ2 上式表明：在特定管路中輸送液體時，所需壓頭上式表明：在特定管路中輸送液體時，所需壓頭 隨液體流量隨液體流量Q Q的平方而變化，此關(guān)系所描繪的的平方而變化，此關(guān)系所描繪的 Q Q曲線，稱為曲線，稱為管

3、路特性曲線管路特性曲線。它表示在特定的管路中。它表示在特定的管路中 ，壓頭隨流量的變化關(guān)系。，壓頭隨流量的變化關(guān)系。 注意注意：管路特性曲線的形狀與管路布置及操作條件有：管路特性曲線的形狀與管路布置及操作條件有 關(guān)，而與泵的性能無關(guān)。關(guān)，而與泵的性能無關(guān)。 A Q H 管路的特性曲線管路的特性曲線 泵的特性曲線泵的特性曲線 離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線H-QH-Q與其所在管路的特性曲線與其所在管路的特性曲線He-He- QeQe的交點稱為泵在該管路的的交點稱為泵在該管路的工作點工作點，如圖所示。，如圖所示。 H=He Q=QeQ或或Qe H-Q M He-Qe H或或He 工作點所對應的流

4、量工作點所對應的流量 與壓頭既滿足管路系統(tǒng)與壓頭既滿足管路系統(tǒng) 的要求，又為離心泵所的要求，又為離心泵所 能提供。能提供。 q工作點所對應的流量工作點所對應的流量Q Q與壓頭既是管路系與壓頭既是管路系 統(tǒng)所要求，又是離心泵所能提供的統(tǒng)所要求，又是離心泵所能提供的; ; q若工作點所對應效率是在最高效率區(qū)，則該若工作點所對應效率是在最高效率區(qū)，則該 工作點是適宜的。工作點是適宜的。 泵的工作點表示泵的工作點表示 在實際工作中，當單臺離心泵不能滿足輸送在實際工作中，當單臺離心泵不能滿足輸送 任務(wù)的要求或者為適應生產(chǎn)大幅度變化而動用備任務(wù)的要求或者為適應生產(chǎn)大幅度變化而動用備 用泵時，都會遇到泵的并

5、聯(lián)與串聯(lián)使用問題。這用泵時，都會遇到泵的并聯(lián)與串聯(lián)使用問題。這 里僅討論二臺性能相同泵的并聯(lián)與串聯(lián)的操作情里僅討論二臺性能相同泵的并聯(lián)與串聯(lián)的操作情 況。況。 聯(lián)合特性曲線的作法：在每一個壓頭條聯(lián)合特性曲線的作法：在每一個壓頭條 件下，使一臺泵操作時的特性曲線上的流量增件下，使一臺泵操作時的特性曲線上的流量增 大一倍而得出。大一倍而得出。 當一臺泵的流量不夠時，可以用兩臺泵并當一臺泵的流量不夠時，可以用兩臺泵并 聯(lián)操作，以增大流量聯(lián)操作，以增大流量。 He-Qe 0 H H H并并 QQQ并 并 曲線表示一臺泵的特性曲線曲線表示一臺泵的特性曲線 曲線曲線表示兩臺相同的泵并聯(lián)表示兩臺相同的泵并聯(lián)

6、 操作時的聯(lián)合特性曲線操作時的聯(lián)合特性曲線 注意：對于同一管路，其并聯(lián)操作時泵的流量不會增大一注意：對于同一管路，其并聯(lián)操作時泵的流量不會增大一 倍，如圖所示。因為兩臺泵并聯(lián)后，流量增大，管路阻力亦倍，如圖所示。因為兩臺泵并聯(lián)后，流量增大，管路阻力亦 增大。增大。 Q Q并 并 2Q 2Q 當生產(chǎn)上需要利用原有泵提高泵的壓頭時，可以考慮將泵當生產(chǎn)上需要利用原有泵提高泵的壓頭時，可以考慮將泵 串聯(lián)使用。串聯(lián)使用。 兩臺相同型號的泵串聯(lián)工作兩臺相同型號的泵串聯(lián)工作 時，每臺泵的壓頭和流量也是相時，每臺泵的壓頭和流量也是相 同的。同的。在同樣的流量下，串聯(lián)泵在同樣的流量下，串聯(lián)泵 的壓頭為單臺泵的兩

7、倍。的壓頭為單臺泵的兩倍。 0 H H H串串 QQQ串 串 聯(lián)合特性曲線的作法：將單聯(lián)合特性曲線的作法：將單 臺泵的特性曲線的縱坐標加倍臺泵的特性曲線的縱坐標加倍 ，橫坐標保持不變，可求得兩臺，橫坐標保持不變，可求得兩臺 泵串聯(lián)后的聯(lián)合特性曲線泵串聯(lián)后的聯(lián)合特性曲線 ， H H串 串 2H 2H （1 1）確定輸送系統(tǒng)的流量與壓頭）確定輸送系統(tǒng)的流量與壓頭 流量一般為生產(chǎn)任務(wù)所規(guī)定。流量一般為生產(chǎn)任務(wù)所規(guī)定。 根據(jù)輸送系統(tǒng)管路的安排，用柏努利方程式計算管路所根據(jù)輸送系統(tǒng)管路的安排，用柏努利方程式計算管路所 需的壓頭。需的壓頭。 選擇離心泵的基本原則，是以能滿足液體輸送選擇離心泵的基本原則，是

8、以能滿足液體輸送 的工藝要求為前提的。的工藝要求為前提的。 選擇步驟為：選擇步驟為： 按被輸送液體性質(zhì)分 水泵 耐腐蝕泵 油泵 雜質(zhì)泵 單吸泵 雙吸泵 按吸入方式分 單級泵 多級泵 按葉輪數(shù)目分分 （1）水泵：用于輸送工）水泵：用于輸送工 業(yè)用水，鍋爐給水，地業(yè)用水，鍋爐給水，地 下水及物理、化學性質(zhì)下水及物理、化學性質(zhì) 與水相近的清潔液體。與水相近的清潔液體。 （2） 耐腐蝕泵：用于耐腐蝕泵：用于 輸送酸、堿、鹽等腐蝕輸送酸、堿、鹽等腐蝕 性液體。性液體。 （3） 油泵：用于輸送油泵：用于輸送 具有易燃易爆的石油化具有易燃易爆的石油化 工產(chǎn)品。工產(chǎn)品。 （4） 雜質(zhì)泵：用于輸雜質(zhì)泵：用于輸

9、送懸浮液及稠厚的漿液送懸浮液及稠厚的漿液 改變離心泵的轉(zhuǎn)速或改變?nèi)~輪外徑，以改變泵的特性曲線。改變離心泵的轉(zhuǎn)速或改變?nèi)~輪外徑，以改變泵的特性曲線。 調(diào)節(jié)流量實質(zhì)上就是改變離心泵的特性曲線或管調(diào)節(jié)流量實質(zhì)上就是改變離心泵的特性曲線或管 路特性曲線，從而改變泵的工作點。路特性曲線，從而改變泵的工作點。 離心泵的流量調(diào)節(jié)，通常從兩方面考慮：離心泵的流量調(diào)節(jié)，通常從兩方面考慮： 兩者均可以改變泵的工作點，以調(diào)節(jié)流量。兩者均可以改變泵的工作點，以調(diào)節(jié)流量。 在排出管線上裝適當?shù)恼{(diào)節(jié)閥，以改變管路特性曲線；在排出管線上裝適當?shù)恼{(diào)節(jié)閥，以改變管路特性曲線； 當閥門關(guān)小時，管路局部阻力當閥門關(guān)小時，管路局部阻

10、力 加大，管路特性曲線變陡，泵的加大，管路特性曲線變陡，泵的 工作點由工作點由M M移到移到M M1 1。流量由。流量由Q QM M減小減小 到到Q QM1 M1。 。 改變閥門開度以調(diào)節(jié)流量，實質(zhì)是用開大或關(guān)小閥門的方改變閥門開度以調(diào)節(jié)流量，實質(zhì)是用開大或關(guān)小閥門的方 法來改變管路特性曲線。法來改變管路特性曲線。 M1 M M2 QM1QMQM2 Q或或Qe H或或He H-Q 1 2 當閥門開大時，管路局部阻力當閥門開大時，管路局部阻力 減小，管路特性曲線變得平坦一減小，管路特性曲線變得平坦一 些，工作點移到些，工作點移到M M2 2，流量加大到，流量加大到 Q QM2 M2。 。 要把泵

11、的轉(zhuǎn)數(shù)提高到要把泵的轉(zhuǎn)數(shù)提高到n n1 1，泵，泵 的特性曲線就上移到的特性曲線就上移到n nM1 M1位置， 位置， 工作點由工作點由M M移到移到M M1 1，流量和壓頭，流量和壓頭 都相應加大都相應加大; ; 改變離心泵的轉(zhuǎn)數(shù)以調(diào)節(jié)流量，實質(zhì)上是維持管路特性曲改變離心泵的轉(zhuǎn)數(shù)以調(diào)節(jié)流量，實質(zhì)上是維持管路特性曲 線不變，而改變泵的特性曲線。線不變，而改變泵的特性曲線。 M1 M M2 Q或或Qe H或或He H-Q He-Qe n1 n n2 若把泵的轉(zhuǎn)數(shù)降到若把泵的轉(zhuǎn)數(shù)降到n n2 2，泵的特性，泵的特性 曲線就移到曲線就移到n nM2 M2位置，工作點移到 位置，工作點移到 M M2

12、2，流量和壓頭都相應地減小。，流量和壓頭都相應地減小。 車削葉輪的外徑是離心泵調(diào)節(jié)流量的一種獨特車削葉輪的外徑是離心泵調(diào)節(jié)流量的一種獨特 方法。在車床上將泵葉輪的外徑車小，這時葉輪直方法。在車床上將泵葉輪的外徑車小，這時葉輪直 徑、流量、壓頭和功率之間關(guān)系，可按式（徑、流量、壓頭和功率之間關(guān)系，可按式（2-72-7） 進行計算。進行計算。 采用什么方法來調(diào)節(jié)流量，關(guān)系到能耗問題。采用什么方法來調(diào)節(jié)流量，關(guān)系到能耗問題。 改變閥門開度調(diào)節(jié)流量改變閥門開度調(diào)節(jié)流量 方法簡便，應用廣泛。方法簡便，應用廣泛。 但關(guān)小閥門會使阻力加大，因但關(guān)小閥門會使阻力加大，因 而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力

13、，該法不經(jīng)濟而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力，該法不經(jīng)濟 的。的。 改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量 可保持管路特性曲線不變，流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，可保持管路特性曲線不變，流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小， 動力消耗也相應降低，因節(jié)能效果顯著，但需要變速裝動力消耗也相應降低，因節(jié)能效果顯著，但需要變速裝 置，難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié)。置，難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié)。 改變?nèi)~輪直徑改變?nèi)~輪直徑 可改變泵的特性曲線，但可調(diào)節(jié)流量范圍不大，且直可改變泵的特性曲線，但可調(diào)節(jié)流量范圍不大，且直 徑減小不當還會降低泵的效率。徑減小不當還會降低泵的效率。 在輸送流體量不大的管路中，一般都用閥門來在輸送流體量不大的管路中，一

14、般都用閥門來 調(diào)節(jié)流量，只有在輸液量很大的管路才考慮使用調(diào)調(diào)節(jié)流量，只有在輸液量很大的管路才考慮使用調(diào) 速的方法。速的方法。 （2 2）選擇泵的類型與型號）選擇泵的類型與型號 根據(jù)輸送液體性質(zhì)和操作條件確定泵的類型；根據(jù)輸送液體性質(zhì)和操作條件確定泵的類型； 按確定的流量和壓頭從泵樣本產(chǎn)品目錄選出合適的型號；按確定的流量和壓頭從泵樣本產(chǎn)品目錄選出合適的型號； 如果沒有適合的型號，則應選定泵的壓頭和流量都稍大的如果沒有適合的型號，則應選定泵的壓頭和流量都稍大的 型號；型號； 如果同時有幾個型號適合，則應列表比較選定；如果同時有幾個型號適合，則應列表比較選定； 按所選定型號，進一步查出其詳細性能數(shù)據(jù)

15、。按所選定型號，進一步查出其詳細性能數(shù)據(jù)。 （3）校核泵的特性參數(shù)）校核泵的特性參數(shù) 如果輸送液體的粘度和密度與水相差很大，則應核算泵如果輸送液體的粘度和密度與水相差很大，則應核算泵 的流量與壓頭及軸功率。的流量與壓頭及軸功率。 例例2-4 2-4 如附圖所示，今有一輸送河水的任務(wù)，要求如附圖所示，今有一輸送河水的任務(wù)，要求 將某處河水以將某處河水以80m80m3 3/h/h的流量，輸送到一高位槽中，已的流量，輸送到一高位槽中，已 知高位槽水面高出河面知高位槽水面高出河面10m10m，管路系統(tǒng)的總壓頭損失，管路系統(tǒng)的總壓頭損失 為為7mH7mH2 2O O。試選擇一適當?shù)碾x心泵。試選擇一適當?shù)?/p>

16、離心泵. .并估算由于閥門調(diào)并估算由于閥門調(diào) 節(jié)而多消耗的軸功率。節(jié)而多消耗的軸功率。 11 22 10m 解解 根據(jù)已知條件，選用清水泵。以河面根據(jù)已知條件，選用清水泵。以河面1-1截面為基準面，并截面為基準面，并 取取1-1與與2-2截面列柏努利方程式，則截面列柏努利方程式，則 由于所選泵壓頭較高，操作時靠關(guān)小閥門調(diào)節(jié)，因此多消耗由于所選泵壓頭較高，操作時靠關(guān)小閥門調(diào)節(jié)，因此多消耗 功率為：功率為： m HzH fg u g p 1770010 2 2 kWN HQ 838. 0 78. 0102 1000)1720()3600/80( 102 根據(jù)流量根據(jù)流量Q(80m3/h) 和和H(

17、17m) 可選可選4B20型號的泵。由附錄查型號的泵。由附錄查 得該泵性能為：得該泵性能為： 流量流量90m3/h；壓頭；壓頭20mH2O；軸功率；軸功率6.36kW； 效率效率78% 。 例題：用泵把例題：用泵把2020的苯從地下貯罐送到高位槽，流量為的苯從地下貯罐送到高位槽，流量為300 300 l l/ /minmin。高位槽液面比貯罐液面高。高位槽液面比貯罐液面高10m10m。泵吸入管用。泵吸入管用 89894mm4mm的的 無縫鋼管，直管長為無縫鋼管，直管長為15m15m，管上裝有一個底閥，管上裝有一個底閥( (可初略地按旋啟可初略地按旋啟 式止回閥全開時計算式止回閥全開時計算) )

18、、一個標準彎頭；泵排出管用、一個標準彎頭；泵排出管用 57573.5mm3.5mm的無縫鋼管，直管長度為的無縫鋼管，直管長度為50m50m，管路上裝有一個全開，管路上裝有一個全開 的截止閥和三個標準彎頭。貯罐和高位槽上方均為大氣壓。設(shè)的截止閥和三個標準彎頭。貯罐和高位槽上方均為大氣壓。設(shè) 貯罐液面維持恒定。試選擇合適的泵。貯罐液面維持恒定。試選擇合適的泵。 11 22 10m 7m 7m f upup hgzWgz 2221 2 22 2 11 式中，式中，z1=0, z2=10m, p1=p2, u1 0, u2 0 W=9.8110+hf 局直fff hhh 解：解： 依題意，繪出流程示意

19、圖。取截面和基準面，依題意，繪出流程示意圖。取截面和基準面， 如圖所示。如圖所示。在兩截面間列柏努利方程，則有在兩截面間列柏努利方程，則有 2 2 u d l f h 直 進口段：進口段： 局直（進口段） hhh f d=89-24=81mm, l=15m 5 105 . 6 88097. 0081. 0 1006. 1 4 du e R smu/97. 0 2 4 081. 0601000 300 0037. 0,3 . 0 81 3 . 0 d mm 查圖，查圖， 得得 =0.029 22 22 eu f u d l f hh 局局 或 進口段的局部阻力：進口段的局部阻力： 底閥：底閥：l

20、e=6.3m 彎頭：彎頭：le=2.73m 進口阻力系數(shù)：進口阻力系數(shù)： =0.5 kgJ h u d ll f e /28.4 5.0029.0 )( 2 97.0 081.0 )7.23.6(15 2 2 2 （進口段） 局直（出口段） hhh f 2 2 u d l f h 直22 22 eu f u d l f hh 局局 或 d=57-23.5=50mm, l=50m smu/55. 2 2 4 05. 0601000 300 5 105 . 6 88097. 005. 0 1073. 1 4 du e R 006. 0,3 . 0 50 3 . 0 d mm 查圖，查圖， 得得 =0.0313 出口段：出口段： 出口段的局部阻力：出口段的局部阻力： 全開閘閥：全開閘閥： le=0.33m 全開截