流體輸配管網(wǎng)課件

第7章

泵、風機與管網(wǎng)系統(tǒng)的匹配7.1管網(wǎng)系統(tǒng)中泵與風機的運行曲線與工作狀態(tài)點7.2泵與風機的工況調(diào)節(jié)7.3泵與風機的選用7.4泵與風機的安裝位置第7章泵、風機與管網(wǎng)系統(tǒng)的匹配7.1管網(wǎng)系統(tǒng)中泵與風機的運1

7.1.1管網(wǎng)系統(tǒng)對泵、風機運行曲線的影響泵、風機工作點不僅取決于泵、風機本身，也與管網(wǎng)的連接和特性有關(guān)。系統(tǒng)效應：7.1管網(wǎng)系統(tǒng)中泵與風機的運行曲線與工作狀態(tài)點泵、風機的性能曲線，是標準實驗狀態(tài)下。入口的連接方式不同，流向和速度分布與標準實驗不同內(nèi)部能量損失發(fā)生變化，泵、風機的性能下降。7.1.1管網(wǎng)系統(tǒng)對泵、風機運行曲線的影響7.1管網(wǎng)系統(tǒng)中2圓形彎管方形彎管進口風箱圓形彎管方形彎管進口風箱3泵、風機性能改變后的性能曲線可以稱之為泵、風機在管網(wǎng)中的實際運行曲線當風機接有吸入管，造成入口P降低，ρ減小，作功能力下降，引性能曲線發(fā)生變化。泵、風機性能改變后的性能曲線可以稱之為泵、風機在管網(wǎng)中的實際41.泵或風機的運行工況點泵、風機與管網(wǎng)系統(tǒng)運行的平衡點泵、風機與管網(wǎng)系統(tǒng)的合理匹配。流量和壓力匹配泵、風機在其特性曲線上穩(wěn)定工作的點稱之為工況點。7.1.2泵、風機與管網(wǎng)系統(tǒng)匹配的工作狀態(tài)點1.泵或風機的運行工況點7.1.2泵、風機與管網(wǎng)系統(tǒng)匹配的5穩(wěn)定工作區(qū)，P-Q曲線是平緩的非穩(wěn)定工作區(qū)，P-Q曲線是駝峰形的，E點不穩(wěn)定，D點穩(wěn)定駝峰形P-Q曲線應使工作點在下降段

2.泵、風機的穩(wěn)定工作區(qū)和非穩(wěn)定工作區(qū)穩(wěn)定工作區(qū)非穩(wěn)定工作區(qū)穩(wěn)定工作區(qū)，P-Q曲線是平緩的2.泵、風機的穩(wěn)定工作區(qū)和63.喘振及其防止方法

定義在非穩(wěn)定工作區(qū)運行時，離心泵、風機出現(xiàn)一會輸出流體，一會流體倒流的現(xiàn)象，稱為“喘振”。危害喘振發(fā)生，設備運行聲音發(fā)生突變，Q、P急劇波動，發(fā)生強烈振動。不及時停機或消除，將會造成機器嚴重破壞。

喘振的防治方法①應盡量避免設備在非穩(wěn)定區(qū)工作；②采用旁通或放空法；③減速節(jié)流法。3.喘振及其防止方法7返回喘振發(fā)生的條件：出口接有管網(wǎng)，且具有一定壓力出口流量變小，達到不穩(wěn)定區(qū)，管網(wǎng)壓力大于泵出口壓力返回喘振發(fā)生的條件：8

系統(tǒng)效應：指泵、風機進出口與管網(wǎng)系統(tǒng)連接方式對泵、風機的性能特性產(chǎn)生的影響。4．系統(tǒng)效應的影響

（1）入口的系統(tǒng)效應系統(tǒng)效應影響風機性能示意圖。圓形彎管方形彎管進口風箱系統(tǒng)效應：指泵、風機進出口與管網(wǎng)系統(tǒng)連接方式對泵、風機的9在實際中，入口損失很大，可高達45%，注意進入口的合理設計原因是進口連接方式與實驗狀態(tài)不同

泵、風機的進口系統(tǒng)效性能損失值需由實驗確定在實際中，入口損失很大，可高達45%，注意進入口的合理設計原10效應管道長度，自風機出口截面不規(guī)則的速度分布，到管道內(nèi)氣流速度規(guī)則分布的截面之間管段長度避免能量損失，不在此段安裝管件或設備。即在效應長度內(nèi)斷面的任何改變，均導致風機性能的降低。（2）出口系統(tǒng)效應的影響效應管道長度，自風機出口截面不規(guī)則的速度分布，到管道內(nèi)氣流速11系統(tǒng)效應曲線返回系統(tǒng)效應曲線返回12返回返回13不同出口管道形式的系統(tǒng)效應曲線返回繼續(xù)不同出口管道形式的系統(tǒng)效應曲線返回繼續(xù)141.泵或風機的并聯(lián)工作（l）泵、風機并聯(lián)工作的特點各臺設備壓頭相同，而總流量等于各臺設備流量之和。并聯(lián)一般應用于以下情況：①流量大，大流量泵或風機制造困難或造價太高；②流量變化大，開停臺數(shù)調(diào)節(jié)；③檢修及事故備用。7.1.3管網(wǎng)系統(tǒng)中泵、風機的聯(lián)合運行聯(lián)合運行：兩臺或兩臺以上泵或風機在同一管路中工作。聯(lián)合方式：并聯(lián)、串聯(lián)兩種情況目的：并聯(lián)增加流量，串聯(lián)增加壓頭。1.泵或風機的并聯(lián)工作7.1.3管網(wǎng)系統(tǒng)中泵、風機的聯(lián)合運行15

（2）聯(lián)合運行曲線繪制方法a.在Q－H坐標系上繪各臺泵、風機的Q－H性能曲線；b.在y軸上取不同Hi，做水平線，與各泵、風機性能曲線相交得到QI，j，Q2,j，…Qi,j，…，Qn,j；c.取Q0,j＝Q1,j＋Q1,j＋…＋Qn,j按（Hj，Q0,j）在Q－H坐標系上的點連線，得N臺并聯(lián)泵、風機的聯(lián)合運行曲線。（3）兩臺相同的泵或風機的并聯(lián)（2）聯(lián)合運行曲線繪制方法a.在Q－H坐標系上繪各臺泵、風16（4）多臺相同泵或風機的并聯(lián)（5）不同性能的泵或風機并聯(lián)返回繼續(xù)（4）多臺相同泵或風機的并聯(lián)返回繼續(xù)17討論：并聯(lián)單臺設備流量減少管路特性曲線較陡，不宜采用并聯(lián)工作隨并聯(lián)臺數(shù)增多，單臺設備流量減少越多，并聯(lián)效果越差兩臺性能不同的設備并聯(lián)，壓頭小的設備輸出流量小討論：并聯(lián)單臺設備流量減少18串聯(lián)工作的特點各臺設備的流量相同總壓頭為各臺壓頭的和串聯(lián)用于以下情況：①高壓泵或風機制造困難或造價太高時；②改擴建時，管道阻力加大，需要壓頭提高時。兩臺相同的泵或風機串聯(lián)工作時，工況分析如圖。2．泵或風機的串聯(lián)工作串聯(lián)工作的特點2．泵或風機的串聯(lián)工作19討論：串聯(lián)單臺設備壓頭減少，流量增加串聯(lián)臺數(shù)增多，后面設備壓強增大管路特性曲線較陡，串聯(lián)工作效果好討論：串聯(lián)單臺設備壓頭減少，流量增加20改變管網(wǎng)中閥門的開度可改變管網(wǎng)特性曲線。1.液體管網(wǎng)系統(tǒng)的性能調(diào)節(jié)曲線2為管網(wǎng)初始性能曲線關(guān)小閥門，性能曲線1，增加的壓力損失為HB－HD，多消耗的功率為：ΔN=QBΔH/ηB開大閥門，性能曲線3

液體管路，泵的調(diào)節(jié)閥通常裝在出口管，防止氣蝕。7.2泵與風機的工況調(diào)節(jié)工作點：泵與風機性能曲線與管網(wǎng)特性曲線平衡點7.2.1調(diào)節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)性能改變管網(wǎng)中閥門的開度可改變管網(wǎng)特性曲線。7.2泵與風21風機出口設調(diào)節(jié)閥，經(jīng)濟性較差較為經(jīng)濟方式是在進口設調(diào)節(jié)閥入口節(jié)流改變風機性能曲線，適應流量或壓力的特定要求。該調(diào)節(jié)方式既節(jié)能又可避免產(chǎn)生喘振。

2．氣體管網(wǎng)系統(tǒng)的性能調(diào)節(jié)風機出口設調(diào)節(jié)閥，經(jīng)濟性較差2．氣體管網(wǎng)系統(tǒng)的性能調(diào)節(jié)227.2.2調(diào)節(jié)泵、風機性能調(diào)節(jié)方式：非變速調(diào)節(jié)、變速調(diào)節(jié)非變速調(diào)節(jié)：入口節(jié)流調(diào)節(jié)，離心式和軸流式風機的前導葉片調(diào)節(jié)、切削葉輪調(diào)節(jié)等；變速調(diào)節(jié)，變頻調(diào)速是目前最為經(jīng)濟的。*1.變速調(diào)節(jié)改變泵或風機的轉(zhuǎn)數(shù)，改變泵或風機的性能曲線，使工況點移動，流量隨之改變。泵與風機的性能參數(shù)變化如下：7.2.2調(diào)節(jié)泵、風機性能調(diào)節(jié)方式：非變速調(diào)節(jié)、變速調(diào)節(jié)23

變速調(diào)節(jié)的工況分析工況點：兩線交點A。變轉(zhuǎn)速將工況點調(diào)節(jié)B點A、B兩點不滿足運動相似，不是相似點B、C兩點才是相似點。=SQ2n/n’=QC/QB變速調(diào)節(jié)的工況分析=SQ2n/n’=QC/QB24

改變轉(zhuǎn)數(shù)的方法：（1）改變電機轉(zhuǎn)數(shù)在電機的轉(zhuǎn)子電路中串接變阻器改變轉(zhuǎn)數(shù)改變電機的極數(shù)，價格較高，調(diào)速跳躍，范圍有限變頻調(diào)速，范圍寬、效率高，體積小，易安裝。（2）調(diào)換皮帶輪改變皮帶輪的大小，在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)。優(yōu)點不增加額外的能量損失，缺點調(diào)速范圍有限，停機換輪。（3）液力聯(lián)軸器

不采用增速方法來調(diào)節(jié)工況。改變轉(zhuǎn)數(shù)的方法：25導流器使氣流進入葉輪之前產(chǎn)生預旋，切向分速加大，降低風壓。導流器葉片轉(zhuǎn)動角度越大，產(chǎn)生預旋越強烈，風壓P越低。導流葉片安裝角度比較經(jīng)濟

2．進口導流器調(diào)節(jié)導流器：軸向?qū)Я髌鲝较驅(qū)Я髌?0300600導流器使氣流進入葉輪之前產(chǎn)生預旋，切向分速加大，降低風壓。263．切削葉輪調(diào)節(jié)葉輪經(jīng)過切削，性能改變，工況點移動，流量和壓頭改變，達到節(jié)能的目的。葉輪經(jīng)過切削與原來葉輪不符合幾何相似條件，切削前后性能參數(shù)不符合相似率。3．切削葉輪調(diào)節(jié)葉輪經(jīng)過切削與原來葉輪不符合幾何相似條件，27切削量不大，認為β不變，D2變?yōu)镈2’，U2變?yōu)閁2’。速度相似，滿足運動相似。切削前后的速度比為：葉輪切削前后的性能參數(shù)之間關(guān)系如下：（1）低比轉(zhuǎn)數(shù)的設備，葉輪切削后，認為b2=b2′，則性能參數(shù)關(guān)系稱為第一切削定律：Cu2切削量不大，認為β不變，D2變?yōu)镈2’，U2變?yōu)閁2’。速度28（2）中、高比轉(zhuǎn)數(shù)，葉輪切削后，πd2b2≈πd2′b2′，性能參數(shù)關(guān)系稱為第二切削定律：圖中，D2的性能曲線Ⅰ，管路性能曲線Ⅱ，A是交點。將工況點調(diào)至B點，通過B點D2′的性能曲線Ⅲ。求D2′，找出曲線Ⅰ上與B點運動相似的點，根據(jù)兩個切削定律，切削曲線也有兩條。（2）中、高比轉(zhuǎn)數(shù)，葉輪切削后，πd2b2≈πd2′b2′29對于中高比轉(zhuǎn)數(shù)的泵與風機：對于低比轉(zhuǎn)數(shù)的泵與風機有：對于中高比轉(zhuǎn)數(shù)的泵與風機：對于低比轉(zhuǎn)數(shù)的泵與風機有：30切削葉輪的調(diào)節(jié)方法，其切削量不能太大，否則效率明顯下降。最大切削量與比轉(zhuǎn)數(shù)ns有關(guān)，如下表所示：切削葉輪的調(diào)節(jié)方法，其切削量不能太大，否則效率明顯下降。31

例7-1：已知水泵性能曲線如圖。阻抗S＝76000s2／m5，靜揚程Hst=19m，轉(zhuǎn)數(shù)n＝2900r／min。試求:(1)泵的Q，H、η及軸功率N；（2）閥門調(diào)節(jié)，Q減少25％，求泵的Q、H、軸功率N和閥門消耗的功率。（3）變速調(diào)節(jié)，Q減少25％，轉(zhuǎn)數(shù)應調(diào)至多少？解（1）（2）（3）=2570r/min例7-1：已知水泵性能曲線如圖。阻抗S＝76000s2／m32［例7－2］上題中的水泵直徑D2＝200mm，如果用切削葉輪方法使流量減少25％，問應切削多少？[解]比轉(zhuǎn)數(shù)低比轉(zhuǎn)數(shù)切削率符合要求［例7－2］上題中的水泵直徑D2＝200mm，如果用切削331.常用泵的性能及使用范圍離心泵：單級單吸、單級雙吸、多級、管道泵等。電動機與泵的連接方式:直接耦合式、皮帶傳動式、直連式、濕轉(zhuǎn)子型等離心泵的性能分為：平坦型，駝峰型，陡降型泵應在高效區(qū)（η＞0.90ηmax）的工作。7.3泵、風機的選用7.3.1常用的泵、風機性能及使用范圍1.常用泵的性能及使用范圍7.3泵、風機的選用34

2.常用風機的性能及適用范圍一般建筑工程中常用的通風機可分為離心式和軸流式兩大類。還有混流式、貫流式等。具體見表7-3-2。7.3.2泵、風機的選用原則1.泵的選用原則：（1）根據(jù)輸送液體物理化學（溫度、腐蝕性等）性質(zhì)選取適用種類；（2）泵的流量和揚程能滿足使用工況下的要求，并且應有10％～20％的富裕量；（3）應使工作狀態(tài)點經(jīng)常處于較高效率值范圍內(nèi)；（4）當流量較大時，宜考慮多臺并聯(lián)運行；但并聯(lián)臺數(shù)不宜過多，盡可能采用同型號泵并聯(lián)。（5）選泵時必須考慮系統(tǒng)靜壓對泵體的作用，注意工作壓力應在泵殼體和填料的承壓能力范圍之內(nèi)。

返回繼續(xù)2.常用風機的性能及適用范圍返回繼續(xù)352.風機的選用原則（1）根據(jù)風機輸送氣體的物理、化學性質(zhì)的不同，如有清潔氣體、易燃、易爆、粉塵、腐蝕性等氣體之分，選用不同用途的風機。（2）風機的流量和壓頭能滿足運行工況的使用要求。并應有10％～20％的富裕量。（3）應使風機的工作狀態(tài)點經(jīng)常處于高效率區(qū)，并在流量—壓頭曲線最高點的右側(cè)下降段上，以保證工作的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。（4）對有消聲要求的通風系統(tǒng)，應首先選擇效率高、轉(zhuǎn)數(shù)低的風機，并應采取相應的消聲減振措施。（5）盡可能避免采用多臺并聯(lián)或串聯(lián)的方式。當不可避免時，應選擇同型號的風機聯(lián)合工作。返回繼續(xù)2.風機的選用原則返回繼續(xù)367.3.3泵、風機的選用方法1.泵的選用（1）泵的型號示意a．單級單吸清水離心泵返回繼續(xù)7.3.3泵、風機的選用方法返回繼續(xù)37返回繼續(xù)返回繼續(xù)38返回繼續(xù)返回繼續(xù)39返回繼續(xù)返回繼續(xù)40（2）流量Q和揚程H返回繼續(xù)（3）泵的種類選擇分析泵的工作條件，如液體的溫度、腐蝕性、是否清潔等，并根據(jù)其流量、揚程范圍，確定泵的類型。（4）確定工況點利用泵的綜合性能曲線，進行初選，確定泵的型號、尺寸及轉(zhuǎn)數(shù)。將泵的性能曲Q－H與管路系統(tǒng)的特性曲線R繪在同一張直角坐標圖上，二者的交點即是工況點，進而定出效率和功率。（2）流量Q和揚程H返回繼續(xù)（3）泵的種類選擇41返回繼續(xù)

（5）泵的配用電機返回繼續(xù)（5）泵的配用電機42返回繼續(xù)*（6）允許吸上的真空高度[HS]樣本給出的允許吸上真空高度指標準狀態(tài)下（水溫20℃、水表面為一個標準大氣壓）運行時，泵可能有的最大真空高度值[Hs]。如果水泵處于非標準狀態(tài)下工作，其允許吸上真空高度[HS’]（m）：返回繼續(xù)*（6）允許吸上的真空高度[HS]432.風機的選用（1）通風機的規(guī)格表示機號，以風機葉輪直徑的dm值（尾數(shù)四舍五入）冠以符號“NO”表示。例如以No6表示6號風機。風機的傳動方式，見表7-3-4。旋轉(zhuǎn)方向，從主軸槽輪或電機位置著葉輪旋轉(zhuǎn)方向，順時針者為“右”，逆時針者為“左”離心通風機的風口位置，以葉輪的旋轉(zhuǎn)方向和進、出風口方向（角度）表示。寫法是：右（左）出風口角度/進風口角度。其基本出風口位置為8個，特殊用途可增加補充，見圖。軸流通風機的風口位置，用入（出）若干角度表示，見圖?；撅L口位置有四個，特殊用途可增加。（2）風機的工作狀態(tài)點風機特性曲線和管網(wǎng)特性曲線的交點，即為其工況點。返回繼續(xù)2.風機的選用返回繼續(xù)44返回返回45返回（3）風機的功率風機所需的軸功率NZ（W）：配用電機的功率N：（4）風機的比轉(zhuǎn)數(shù)風機的比轉(zhuǎn)數(shù)ns表示風機在標準狀態(tài)下流量Q、壓力P和轉(zhuǎn)數(shù)n之間的關(guān)系，同一類型的風機，其比轉(zhuǎn)數(shù)必然相等。繼續(xù)返回（3）風機的功率配用電機的功率N：（4）風機的比轉(zhuǎn)數(shù)繼續(xù)46（5）非標準狀態(tài)下性能換算如果使用條件與樣本上給出的性能曲線和性能數(shù)據(jù)不一致，其性能應按下列各式進才換算，按換算后的性能參數(shù)進行選擇。當介質(zhì)密度p、轉(zhuǎn)數(shù)n、大氣壓強P0及其溫度t改變時有：返回繼續(xù)（5）非標準狀態(tài)下性能換算返回繼續(xù)477.4泵與風機的安裝位置*7.4.1吸入式泵的安裝高度對于輸送常溫下液體的吸入式管網(wǎng)系統(tǒng)中，正確的計算確定泵的最大允許安裝高度，即泵吸人口軸線與吸液池的最低液面的高差，對于管網(wǎng)系統(tǒng)的正常可靠運行及經(jīng)濟性都具有重要的意義，如圖。列0－0和l－1兩斷面水流的能量方程：返回繼續(xù)令：7.4泵與風機的安裝位置返回繼續(xù)令：48返回返回49返回

通常，泵是在一定流量下運行，水頭損失為定值，所以泵的吸上真空度Hs將隨泵的安裝高度HSS的增加而增加。如果吸入口真空度增加至某一限值時，即泵的吸入口壓強接近液體的汽化壓強時，泵內(nèi)就會發(fā)生氣蝕。為避免發(fā)生氣蝕，對于各種泵都給定一個允許的吸上真空高度，用[Hs]表示。在已知某型號泵的允許吸上真空高度的條件下，可計算出泵的允許安裝高度，也稱最大安裝高度．以[Hss]表示．實際泵安裝高度應遵守[Hss]HSS＜[HSS]繼續(xù)返回通常，泵是在一定流量下運行，水頭損失為定值，所以泵的吸50返回

****在實際應用中，[HS]的確定應注意如下兩點：（1）當泵的流量增加時，吸入管路的阻力損失增加，使葉輪進口附近的壓強更低。為防止氣蝕發(fā)生，[Hs]應隨流量增加而有所降低。水泵廠一般在產(chǎn)品樣本中，用Q－Hs曲線來表示該水泵的吸水性能。如圖。（2）泵的產(chǎn)品樣本給出的Q－[Hs]曲線是在大氣壓強為10.33mH2O，水溫為20℃時清水條件下試驗得出的。當泵的使用條件與上述條件不相符時，應對[Hs]值按下式進行修正：繼續(xù)返回****在實際應用中，[HS]的確定應注意如下兩點：繼51返回繼續(xù)*7.4.2灌注式泵安裝的最低液面高度當管網(wǎng)系統(tǒng)中輸送的如果是溫度較高的液體，或吸液池面壓強低于大氣壓強而具有一定的真空度。如果輸送溫度高的液體，對應溫度下的液體汽化壓力較高。此時，如果管網(wǎng)中某處壓力分布低于該液體溫度下的汽化壓力，就會妨礙系統(tǒng)的正常運行。如圖。其對應給水溫度下的汽化壓力為PV，給水泵氣蝕余量為[Δh]。應有：返回繼續(xù)*7.4.2灌注式泵安裝的最低液面高度52返回當水箱中液面壓強P0等于液體溫度對應條件下的汽化壓力Pv時，則有：

顯然Hg＞0，即說明此時泵必須安裝于液面下使之成為灌注式才可保證泵不會發(fā)生氣蝕。繼續(xù)返回當水箱中液面壓強P0等于液體溫度對應條件下的汽化壓力Pv53返回繼續(xù)7.4.3泵與管網(wǎng)的連接1.系統(tǒng)管路的連接（如圖）對于吸水管路的基本要求有三點：（1）不漏氣。（2）不積氣。為了使水泵能及時排走吸水管路內(nèi)的空氣，吸水管應有沿水流方向上升的坡度i，一般大于0.005，以免形成氣囊。（3）不吸氣。為了避免吸水井（池）水面產(chǎn)生旋渦，使水泵吸入空氣，吸水管進口在最低水位下的淹沒深度h不應小于0.5～1.0m。返回繼續(xù)7.4.3泵與管網(wǎng)的連接54返回返回55

為了防止水泵吸入井底的塵渣，并使水泵工作時有良好的水力條件，應遵循以下規(guī)定：（1）吸水管的進口高于井底不小于0.8D，如圖，通常取D為吸水管直徑的1.3～1.5倍。（2）吸水管喇叭口邊緣距離井壁不小于0．75～1.0D。（3）在同一井中安裝有幾根吸水管時，吸水喇叭口之間的距離不小于（1.5～2.0）D。當水泵采用抽氣設備充水或能自灌充水時，為了減小吸水管進口處的水頭損失，吸水管進口通常采用喇叭口形式。如水中有較大的懸浮雜質(zhì)時，喇叭口外面還需加設濾網(wǎng)。當水泵從壓水管引水啟動時，吸水管上應裝有底閥。返回繼續(xù)為了防止水泵吸入井底的塵渣，并使水泵工作時有56返回返回57返回繼續(xù)2.壓出管路的連接泵的壓出管路經(jīng)常承受高壓，要求堅固而不漏水，通常采用鋼管，并盡量采用焊接接口，在適當?shù)攸c應設法蘭接口。一般應在吸水管路和壓出管路上設置伸縮節(jié)或可曲撓的橡膠接頭。為了承受管路中內(nèi)壓力所造成的推力，在一定的部位上（各彎頭處）應設置專門的支墩或拉桿。在不允許液體倒流的管路中，應在泵壓出管上設置止回閥。壓出管路裝設閘閥，當直徑D＞400mm時，大都采用電動或水力閘閥。返回繼續(xù)2.壓出管路的連接58返回繼續(xù)7.4.4風機的進出口合理布置與連接由于目的、要求和位置不同，通風機進出口風管的布置與形式也各不相同。通風機進出口風管的布置是否合理，直接影響通風機的工作狀態(tài)點和效率。1．通風機進口裝置通風機進口裝置應盡量保證氣流均勻地進入葉輪，并使其能夠均勻地充滿在葉輪進口截面。因此，通風機入口管以平直管段為最佳。對于變徑入口管，應盡量采用角度較小的漸擴管，要避免采用突擴管和突縮管，以免氣流速度和方向的突然變化。表7-4-1是4種進風彎頭的通風機，在出口速度為8m/s、兩種葉形、不同靜壓時流量損失的百分數(shù)。返回繼續(xù)7.4.4風機的進出口合理布置與連接59返回繼續(xù)返回繼續(xù)60返回繼續(xù)返回繼續(xù)61返回繼續(xù)

2．通風機出口裝置氣流通過葉輪的旋轉(zhuǎn)，在通風機出口處是有方向的，因此，通風機出口裝置必須適應這種方向流動的氣流。返回繼續(xù)2．通風機出口裝置62返回繼續(xù)返回繼續(xù)63習題作業(yè)4：有一泵裝置的已知條件如下：Q=0.12m3/S，吸入管徑D＝0.25m，水溫為40℃（客重γ=992kgf/m3），[HS]=5m，吸水面標高102m，水面為大氣壓，吸入管段阻力為0.79m。試求：1）泵軸的標高最高為多少？2）如此泵裝在昆明地區(qū)，海拔高度為1800m，泵的安裝位置標高應為多少？3）設此泵輸送水溫不變，地區(qū)仍為海拔102m，但系一凝結(jié)水泵，制造廠提供的臨界氣蝕余量為Δhmin=1.9m,冷凝水箱內(nèi)壓強為0.09kgf/cm2，泵的安裝位置有何限制？返回習題作業(yè)4：有一泵裝置的已知條件如下：Q=0.12m3/S64第7章

泵、風機與管網(wǎng)系統(tǒng)的匹配7.1管網(wǎng)系統(tǒng)中泵與風機的運行曲線與工作狀態(tài)點7.2泵與風機的工況調(diào)節(jié)7.3泵與風機的選用7.4泵與風機的安裝位置第7章泵、風機與管網(wǎng)系統(tǒng)的匹配7.1管網(wǎng)系統(tǒng)中泵與風機的運65

7.1.1管網(wǎng)系統(tǒng)對泵、風機運行曲線的影響泵、風機工作點不僅取決于泵、風機本身，也與管網(wǎng)的連接和特性有關(guān)。系統(tǒng)效應：7.1管網(wǎng)系統(tǒng)中泵與風機的運行曲線與工作狀態(tài)點泵、風機的性能曲線，是標準實驗狀態(tài)下。入口的連接方式不同，流向和速度分布與標準實驗不同內(nèi)部能量損失發(fā)生變化，泵、風機的性能下降。7.1.1管網(wǎng)系統(tǒng)對泵、風機運行曲線的影響7.1管網(wǎng)系統(tǒng)中66圓形彎管方形彎管進口風箱圓形彎管方形彎管進口風箱67泵、風機性能改變后的性能曲線可以稱之為泵、風機在管網(wǎng)中的實際運行曲線當風機接有吸入管，造成入口P降低，ρ減小，作功能力下降，引性能曲線發(fā)生變化。泵、風機性能改變后的性能曲線可以稱之為泵、風機在管網(wǎng)中的實際681.泵或風機的運行工況點泵、風機與管網(wǎng)系統(tǒng)運行的平衡點泵、風機與管網(wǎng)系統(tǒng)的合理匹配。流量和壓力匹配泵、風機在其特性曲線上穩(wěn)定工作的點稱之為工況點。7.1.2泵、風機與管網(wǎng)系統(tǒng)匹配的工作狀態(tài)點1.泵或風機的運行工況點7.1.2泵、風機與管網(wǎng)系統(tǒng)匹配的69穩(wěn)定工作區(qū)，P-Q曲線是平緩的非穩(wěn)定工作區(qū)，P-Q曲線是駝峰形的，E點不穩(wěn)定，D點穩(wěn)定駝峰形P-Q曲線應使工作點在下降段

2.泵、風機的穩(wěn)定工作區(qū)和非穩(wěn)定工作區(qū)穩(wěn)定工作區(qū)非穩(wěn)定工作區(qū)穩(wěn)定工作區(qū)，P-Q曲線是平緩的2.泵、風機的穩(wěn)定工作區(qū)和703.喘振及其防止方法

定義在非穩(wěn)定工作區(qū)運行時，離心泵、風機出現(xiàn)一會輸出流體，一會流體倒流的現(xiàn)象，稱為“喘振”。危害喘振發(fā)生，設備運行聲音發(fā)生突變，Q、P急劇波動，發(fā)生強烈振動。不及時停機或消除，將會造成機器嚴重破壞。

喘振的防治方法①應盡量避免設備在非穩(wěn)定區(qū)工作；②采用旁通或放空法；③減速節(jié)流法。3.喘振及其防止方法71返回喘振發(fā)生的條件：出口接有管網(wǎng)，且具有一定壓力出口流量變小，達到不穩(wěn)定區(qū)，管網(wǎng)壓力大于泵出口壓力返回喘振發(fā)生的條件：72

系統(tǒng)效應：指泵、風機進出口與管網(wǎng)系統(tǒng)連接方式對泵、風機的性能特性產(chǎn)生的影響。4．系統(tǒng)效應的影響

（1）入口的系統(tǒng)效應系統(tǒng)效應影響風機性能示意圖。圓形彎管方形彎管進口風箱系統(tǒng)效應：指泵、風機進出口與管網(wǎng)系統(tǒng)連接方式對泵、風機的73在實際中，入口損失很大，可高達45%，注意進入口的合理設計原因是進口連接方式與實驗狀態(tài)不同

泵、風機的進口系統(tǒng)效性能損失值需由實驗確定在實際中，入口損失很大，可高達45%，注意進入口的合理設計原74效應管道長度，自風機出口截面不規(guī)則的速度分布，到管道內(nèi)氣流速度規(guī)則分布的截面之間管段長度避免能量損失，不在此段安裝管件或設備。即在效應長度內(nèi)斷面的任何改變，均導致風機性能的降低。（2）出口系統(tǒng)效應的影響效應管道長度，自風機出口截面不規(guī)則的速度分布，到管道內(nèi)氣流速75系統(tǒng)效應曲線返回系統(tǒng)效應曲線返回76返回返回77不同出口管道形式的系統(tǒng)效應曲線返回繼續(xù)不同出口管道形式的系統(tǒng)效應曲線返回繼續(xù)781.泵或風機的并聯(lián)工作（l）泵、風機并聯(lián)工作的特點各臺設備壓頭相同，而總流量等于各臺設備流量之和。并聯(lián)一般應用于以下情況：①流量大，大流量泵或風機制造困難或造價太高；②流量變化大，開停臺數(shù)調(diào)節(jié)；③檢修及事故備用。7.1.3管網(wǎng)系統(tǒng)中泵、風機的聯(lián)合運行聯(lián)合運行：兩臺或兩臺以上泵或風機在同一管路中工作。聯(lián)合方式：并聯(lián)、串聯(lián)兩種情況目的：并聯(lián)增加流量，串聯(lián)增加壓頭。1.泵或風機的并聯(lián)工作7.1.3管網(wǎng)系統(tǒng)中泵、風機的聯(lián)合運行79

（2）聯(lián)合運行曲線繪制方法a.在Q－H坐標系上繪各臺泵、風機的Q－H性能曲線；b.在y軸上取不同Hi，做水平線，與各泵、風機性能曲線相交得到QI，j，Q2,j，…Qi,j，…，Qn,j；c.取Q0,j＝Q1,j＋Q1,j＋…＋Qn,j按（Hj，Q0,j）在Q－H坐標系上的點連線，得N臺并聯(lián)泵、風機的聯(lián)合運行曲線。（3）兩臺相同的泵或風機的并聯(lián)（2）聯(lián)合運行曲線繪制方法a.在Q－H坐標系上繪各臺泵、風80（4）多臺相同泵或風機的并聯(lián)（5）不同性能的泵或風機并聯(lián)返回繼續(xù)（4）多臺相同泵或風機的并聯(lián)返回繼續(xù)81討論：并聯(lián)單臺設備流量減少管路特性曲線較陡，不宜采用并聯(lián)工作隨并聯(lián)臺數(shù)增多，單臺設備流量減少越多，并聯(lián)效果越差兩臺性能不同的設備并聯(lián)，壓頭小的設備輸出流量小討論：并聯(lián)單臺設備流量減少82串聯(lián)工作的特點各臺設備的流量相同總壓頭為各臺壓頭的和串聯(lián)用于以下情況：①高壓泵或風機制造困難或造價太高時；②改擴建時，管道阻力加大，需要壓頭提高時。兩臺相同的泵或風機串聯(lián)工作時，工況分析如圖。2．泵或風機的串聯(lián)工作串聯(lián)工作的特點2．泵或風機的串聯(lián)工作83討論：串聯(lián)單臺設備壓頭減少，流量增加串聯(lián)臺數(shù)增多，后面設備壓強增大管路特性曲線較陡，串聯(lián)工作效果好討論：串聯(lián)單臺設備壓頭減少，流量增加84改變管網(wǎng)中閥門的開度可改變管網(wǎng)特性曲線。1.液體管網(wǎng)系統(tǒng)的性能調(diào)節(jié)曲線2為管網(wǎng)初始性能曲線關(guān)小閥門，性能曲線1，增加的壓力損失為HB－HD，多消耗的功率為：ΔN=QBΔH/ηB開大閥門，性能曲線3

液體管路，泵的調(diào)節(jié)閥通常裝在出口管，防止氣蝕。7.2泵與風機的工況調(diào)節(jié)工作點：泵與風機性能曲線與管網(wǎng)特性曲線平衡點7.2.1調(diào)節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)性能改變管網(wǎng)中閥門的開度可改變管網(wǎng)特性曲線。7.2泵與風85風機出口設調(diào)節(jié)閥，經(jīng)濟性較差較為經(jīng)濟方式是在進口設調(diào)節(jié)閥入口節(jié)流改變風機性能曲線，適應流量或壓力的特定要求。該調(diào)節(jié)方式既節(jié)能又可避免產(chǎn)生喘振。

2．氣體管網(wǎng)系統(tǒng)的性能調(diào)節(jié)風機出口設調(diào)節(jié)閥，經(jīng)濟性較差2．氣體管網(wǎng)系統(tǒng)的性能調(diào)節(jié)867.2.2調(diào)節(jié)泵、風機性能調(diào)節(jié)方式：非變速調(diào)節(jié)、變速調(diào)節(jié)非變速調(diào)節(jié)：入口節(jié)流調(diào)節(jié)，離心式和軸流式風機的前導葉片調(diào)節(jié)、切削葉輪調(diào)節(jié)等；變速調(diào)節(jié)，變頻調(diào)速是目前最為經(jīng)濟的。*1.變速調(diào)節(jié)改變泵或風機的轉(zhuǎn)數(shù)，改變泵或風機的性能曲線，使工況點移動，流量隨之改變。泵與風機的性能參數(shù)變化如下：7.2.2調(diào)節(jié)泵、風機性能調(diào)節(jié)方式：非變速調(diào)節(jié)、變速調(diào)節(jié)87

變速調(diào)節(jié)的工況分析工況點：兩線交點A。變轉(zhuǎn)速將工況點調(diào)節(jié)B點A、B兩點不滿足運動相似，不是相似點B、C兩點才是相似點。=SQ2n/n’=QC/QB變速調(diào)節(jié)的工況分析=SQ2n/n’=QC/QB88

改變轉(zhuǎn)數(shù)的方法：（1）改變電機轉(zhuǎn)數(shù)在電機的轉(zhuǎn)子電路中串接變阻器改變轉(zhuǎn)數(shù)改變電機的極數(shù)，價格較高，調(diào)速跳躍，范圍有限變頻調(diào)速，范圍寬、效率高，體積小，易安裝。（2）調(diào)換皮帶輪改變皮帶輪的大小，在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)。優(yōu)點不增加額外的能量損失，缺點調(diào)速范圍有限，停機換輪。（3）液力聯(lián)軸器

不采用增速方法來調(diào)節(jié)工況。改變轉(zhuǎn)數(shù)的方法：89導流器使氣流進入葉輪之前產(chǎn)生預旋，切向分速加大，降低風壓。導流器葉片轉(zhuǎn)動角度越大，產(chǎn)生預旋越強烈，風壓P越低。導流葉片安裝角度比較經(jīng)濟

2．進口導流器調(diào)節(jié)導流器：軸向?qū)Я髌鲝较驅(qū)Я髌?0300600導流器使氣流進入葉輪之前產(chǎn)生預旋，切向分速加大，降低風壓。903．切削葉輪調(diào)節(jié)葉輪經(jīng)過切削，性能改變，工況點移動，流量和壓頭改變，達到節(jié)能的目的。葉輪經(jīng)過切削與原來葉輪不符合幾何相似條件，切削前后性能參數(shù)不符合相似率。3．切削葉輪調(diào)節(jié)葉輪經(jīng)過切削與原來葉輪不符合幾何相似條件，91切削量不大，認為β不變，D2變?yōu)镈2’，U2變?yōu)閁2’。速度相似，滿足運動相似。切削前后的速度比為：葉輪切削前后的性能參數(shù)之間關(guān)系如下：（1）低比轉(zhuǎn)數(shù)的設備，葉輪切削后，認為b2=b2′，則性能參數(shù)關(guān)系稱為第一切削定律：Cu2切削量不大，認為β不變，D2變?yōu)镈2’，U2變?yōu)閁2’。速度92（2）中、高比轉(zhuǎn)數(shù)，葉輪切削后，πd2b2≈πd2′b2′，性能參數(shù)關(guān)系稱為第二切削定律：圖中，D2的性能曲線Ⅰ，管路性能曲線Ⅱ，A是交點。將工況點調(diào)至B點，通過B點D2′的性能曲線Ⅲ。求D2′，找出曲線Ⅰ上與B點運動相似的點，根據(jù)兩個切削定律，切削曲線也有兩條。（2）中、高比轉(zhuǎn)數(shù)，葉輪切削后，πd2b2≈πd2′b2′93對于中高比轉(zhuǎn)數(shù)的泵與風機：對于低比轉(zhuǎn)數(shù)的泵與風機有：對于中高比轉(zhuǎn)數(shù)的泵與風機：對于低比轉(zhuǎn)數(shù)的泵與風機有：94切削葉輪的調(diào)節(jié)方法，其切削量不能太大，否則效率明顯下降。最大切削量與比轉(zhuǎn)數(shù)ns有關(guān)，如下表所示：切削葉輪的調(diào)節(jié)方法，其切削量不能太大，否則效率明顯下降。95

例7-1：已知水泵性能曲線如圖。阻抗S＝76000s2／m5，靜揚程Hst=19m，轉(zhuǎn)數(shù)n＝2900r／min。試求:(1)泵的Q，H、η及軸功率N；（2）閥門調(diào)節(jié)，Q減少25％，求泵的Q、H、軸功率N和閥門消耗的功率。（3）變速調(diào)節(jié)，Q減少25％，轉(zhuǎn)數(shù)應調(diào)至多少？解（1）（2）（3）=2570r/min例7-1：已知水泵性能曲線如圖。阻抗S＝76000s2／m96［例7－2］上題中的水泵直徑D2＝200mm，如果用切削葉輪方法使流量減少25％，問應切削多少？[解]比轉(zhuǎn)數(shù)低比轉(zhuǎn)數(shù)切削率符合要求［例7－2］上題中的水泵直徑D2＝200mm，如果用切削971.常用泵的性能及使用范圍離心泵：單級單吸、單級雙吸、多級、管道泵等。電動機與泵的連接方式:直接耦合式、皮帶傳動式、直連式、濕轉(zhuǎn)子型等離心泵的性能分為：平坦型，駝峰型，陡降型泵應在高效區(qū)（η＞0.90ηmax）的工作。7.3泵、風機的選用7.3.1常用的泵、風機性能及使用范圍1.常用泵的性能及使用范圍7.3泵、風機的選用98

2.常用風機的性能及適用范圍一般建筑工程中常用的通風機可分為離心式和軸流式兩大類。還有混流式、貫流式等。具體見表7-3-2。7.3.2泵、風機的選用原則1.泵的選用原則：（1）根據(jù)輸送液體物理化學（溫度、腐蝕性等）性質(zhì)選取適用種類；（2）泵的流量和揚程能滿足使用工況下的要求，并且應有10％～20％的富裕量；（3）應使工作狀態(tài)點經(jīng)常處于較高效率值范圍內(nèi)；（4）當流量較大時，宜考慮多臺并聯(lián)運行；但并聯(lián)臺數(shù)不宜過多，盡可能采用同型號泵并聯(lián)。（5）選泵時必須考慮系統(tǒng)靜壓對泵體的作用，注意工作壓力應在泵殼體和填料的承壓能力范圍之內(nèi)。

返回繼續(xù)2.常用風機的性能及適用范圍返回繼續(xù)992.風機的選用原則（1）根據(jù)風機輸送氣體的物理、化學性質(zhì)的不同，如有清潔氣體、易燃、易爆、粉塵、腐蝕性等氣體之分，選用不同用途的風機。（2）風機的流量和壓頭能滿足運行工況的使用要求。并應有10％～20％的富裕量。（3）應使風機的工作狀態(tài)點經(jīng)常處于高效率區(qū)，并在流量—壓頭曲線最高點的右側(cè)下降段上，以保證工作的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。（4）對有消聲要求的通風系統(tǒng)，應首先選擇效率高、轉(zhuǎn)數(shù)低的風機，并應采取相應的消聲減振措施。（5）盡可能避免采用多臺并聯(lián)或串聯(lián)的方式。當不可避免時，應選擇同型號的風機聯(lián)合工作。返回繼續(xù)2.風機的選用原則返回繼續(xù)1007.3.3泵、風機的選用方法1.泵的選用（1）泵的型號示意a．單級單吸清水離心泵返回繼續(xù)7.3.3泵、風機的選用方法返回繼續(xù)101返回繼續(xù)返回繼續(xù)102返回繼續(xù)返回繼續(xù)103返回繼續(xù)返回繼續(xù)104（2）流量Q和揚程H返回繼續(xù)（3）泵的種類選擇分析泵的工作條件，如液體的溫度、腐蝕性、是否清潔等，并根據(jù)其流量、揚程范圍，確定泵的類型。（4）確定工況點利用泵的綜合性能曲線，進行初選，確定泵的型號、尺寸及轉(zhuǎn)數(shù)。將泵的性能曲Q－H與管路系統(tǒng)的特性曲線R繪在同一張直角坐標圖上，二者的交點即是工況點，進而定出效率和功率。（2）流量Q和揚程H返回繼續(xù)（3）泵的種類選擇105返回繼續(xù)

（5）泵的配用電機返回繼續(xù)（5）泵的配用電機106返回繼續(xù)*（6）允許吸上的真空高度[HS]樣本給出的允許吸上真空高度指標準狀態(tài)下（水溫20℃、水表面為一個標準大氣壓）運行時，泵可能有的最大真空高度值[Hs]。如果水泵處于非標準狀態(tài)下工作，其允許吸上真空高度[HS’]（m）：返回繼續(xù)*（6）允許吸上的真空高度[HS]1072.風機的選用（1）通風機的規(guī)格表示機號，以風機葉輪直徑的dm值（尾數(shù)四舍五入）冠以符號“NO”表示。例如以No6表示6號風機。風機的傳動方式，見表7-3-4。旋轉(zhuǎn)方向，從主軸槽輪或電機位置著葉輪旋轉(zhuǎn)方向，順時針者為“右”，逆時針者為“左”離心通風機的風口位置，以葉輪的旋轉(zhuǎn)方向和進、出風口方向（角度）表示。寫法是：右（左）出風口角度/進風口角度。其基本出風口位置為8個，特殊用途可增加補充，見圖。軸流通風機的風口位置，用入（出）若干角度表示，見圖?；撅L口位置有四個，特殊用途可增加。（2）風機的工作狀態(tài)點風機特性曲線和管網(wǎng)特性曲線的交點，即為其工況點。返回繼續(xù)2.風機的選用返回繼續(xù)108返回返回109返回（3）風機的功率風機所需的軸功率NZ（W）：配用電機的功率N：（4）風機的比轉(zhuǎn)數(shù)風機的比轉(zhuǎn)數(shù)ns表示風機在標準狀態(tài)下流量Q、壓力P和轉(zhuǎn)數(shù)n之間的關(guān)系，同一類型的風機，其比轉(zhuǎn)數(shù)必然相等。繼續(xù)返回（3）風機的功率配用電機的功率N：（4）風機的比轉(zhuǎn)數(shù)繼續(xù)110（5）非標準狀態(tài)下性能換算如果使用條件與樣本上給出的性能曲線和性能數(shù)據(jù)不一致，其性能應按下列各式進才換算，按換算后的性能參數(shù)進行選擇。當介質(zhì)密度p、轉(zhuǎn)數(shù)n、大氣壓強P0及其溫度t改變時有：返回繼續(xù)（5）非標準狀態(tài)下性能換算返回繼續(xù)1117.4泵與風機的安裝位置*7.4.1吸入式泵的安裝高度對于輸送常溫下液體的吸入式管網(wǎng)系統(tǒng)中，正確的計算確定泵的最大允許安裝高度，即泵吸人口軸線與吸液池的最低液面的高差，對于管網(wǎng)系統(tǒng)的正?？煽窟\行及經(jīng)濟性都具有重要的意義，如圖。列0－0和l－1兩斷面水流的能量方程：返回繼續(xù)令：7.4泵與風機的安裝位置返回繼續(xù)令：112返回返回113返回

通常，泵是在一定流量下運行，水頭損失為定值，所以泵的吸上真空度Hs將隨泵的安裝高度HSS的增加而增加。如果吸入口真空度增加至某一限值時，即泵的吸入口壓強接近液體的汽化壓強時，泵內(nèi)就會發(fā)生氣蝕。為避免發(fā)生氣蝕，對于各種泵都給定一個允許的吸上真空高度，用[Hs]表示。在已知某型號泵的允許吸上真空高度的條件下，可計算出泵的允許安裝高度，也稱最大安裝高度．以[Hss]表示．實際泵安裝高度應遵守[Hss]HSS＜[HSS]繼續(xù)返回通常，泵是在一定流量下運行，水頭損失為定值，所以泵的吸114返回

****在實際應用中，[HS]的確定應注意如下兩點：（1）當泵的流量增加時，吸入管路的阻力損失增加，使葉輪進口附近的壓強更低。為防止氣蝕發(fā)生，[Hs]應隨流量增加而有所降低。水泵廠一般在產(chǎn)品樣本中，用Q－Hs曲線來表示該水泵的吸水性能。如圖。（2）泵的產(chǎn)品樣本給出的Q－[Hs]曲線是在大氣壓強為10.33mH2O，水溫為20℃時清水條件下試驗得出的。當泵的使用條件與上述條件不相符時，應對[Hs]值按下式進行修正：繼續(xù)返回****在實際應用中，[HS]的確定應注意如下兩點：繼115返回繼續(xù)*7.4.2灌注式泵安裝的最低液面高度當管網(wǎng)系統(tǒng)中輸送的如果是溫度較高的液體，或吸液池面壓強低于大氣壓強而具有一定的真空度。如果輸送溫度高的液體，對應溫度下的液體汽化壓力較高。此時，如果管網(wǎng)中某處壓力分布低于