管路特性曲线介绍
管路性能曲线和工况点讲解
(3)冷却 对设有填料箱水封管、水冷轴承、水冷 机械轴封或具有平衡管、平衡盘的离心 泵
注意其相应水管路是否畅通
检查冷却水量和水温。
(4)封闭起、停 闭排出阀运转时功率最低
但泵封闭运转的时间不能过长(液体发热 ) (5)检查转向
离心泵的工作点
当离心泵安装在一定的管路系统中工作时， 其压头和流量不仅与离心泵本身的特性有关，而 且还取决于管路的工作特性。
1 管路特性曲线
离心泵在特定管路系统中工作时，液体要求泵供
给的压头Ｈ可由柏努利方程式求得，即
H
z
p
g
u 2 2g
Hf
zpg源自u 2 2gHA Q
注意：管路特性曲线的形状与管路布置及操作条件有
关，而与泵的性能无关。
2 工作点 （duty point）
离心泵的特性曲线H-Q与其所在管路的特性曲线He-
Qe的交点称为泵在该管路的工作点，如图所示。
H或He H=He
H-Q M He-Qe
工作点所对应的流量 与压头既满足管路系统 的要求，又为离心泵所 能提供。
倍，如图所示。因为两台泵并联后，流量增大，管路阻力亦
增大。
Q并< 2Q
2 串联操作
当生产上需要利用原有泵提高泵的压头时，可以考虑将泵 串联使用。
H 两台相同型号的泵串联工作
时，每台泵的压头和流量也是相
同的。在同样的流量下，串联泵 H串
的压头为单台泵的两倍。
H
Ⅱ
联合特性曲线的作法：将单 台泵的特性曲线Ｉ的纵坐标加倍 0 ，横坐标保持不变，可求得两台
按被输送液体性质分
按吸入方式分 按叶轮数目分分
离心泵的工作点及管路的特性曲线15
离心泵的工作点及管路的特性曲线【备课时间】2010年9月25日15:29:16第一课时【学习目标】1、掌握离心泵的工作点及管路的特性曲线2、掌握离心泵的操作及注意事项 【自学指导】七、离心泵的工作点及管路的特性曲线1、管路特性曲线：表示管路所需外加压头与流量的函数关系的曲线。
2、管路特性曲线的推导：qVB A H 2+=3、图像表示：4、结论：①管路所需要的外加压头随q v 2而变化 ②管路阻力越大，曲线越陡，5、泵的工作点：管路特性曲线qVB A H 2+=与泵的H —q v 曲线的交点①泵的工作点坐标既是泵实际工作时的流量及杨程，也是管路的流量和所需的外加压头。
6、泵的工作点的意义： ②表明当泵配在这条管路使用时，只有这一点能完全供应管路需要的流量和外加压头。
③一定的管路和一定的泵能够配合时，一定有而且只有一个工作点。
7、泵的工作点与离心泵的设计点区别于联系：例题：下列说法正确的是（ ）A.一台离心泵只有一个工作点B.一台离心泵只有一个设计点C.离心泵只能在工作点工作D.离心泵只能在设计点工作解析：设计点是离心泵的最高效率点，它随离心泵的转速和叶轮的直径不同而不同，一台泵可以有多个设计点，在转速和叶轮直径不变的情况下，泵的效率随流量的变化而变化，泵在不同管路中运行时，其流量和杨程是不同的，所以虽然泵在设计点下运行最为经济，但在实际工作中不大可能在设计点工作。
工作点为管路特性曲线qVBAH2+=与泵的H—q v曲线的交点。
当泵在管路中工作时，流量和杨程之间的关系既要满足泵的特性又要满足管路的特性，即只能在工作点工作，但同样一台泵在不同的管路和原管路的特性曲线改变后，工作点也随之改变，只有在泵和管路都确定后，工作点才只能有一个。
第二课时八、离心泵的调节1、什么是离心泵的调节？调整泵的流量，改变泵的工作点。
（实质）2、为什么要对离心泵进行调节？（或离心泵调节的意义？）3、离心泵的调节途径有哪些？方法：调节离心泵出口阀的开度原因：关小阀门——管路阻力上升——管路特性曲线变陡工作点左上移——q v下降开大阀门——管路阻力下降——管路特性曲线变坡①调节管路（改变管路特性）工作点左下移——q v上升——He下降——Pa增加曲线表示：注意事项：不能用关小泵入口阀门的方式来减少流量，因为这样易导致汽蚀现象的发生。
通风机的性能曲线与工况调节
通风机的性能曲线与工况调节
泵与风机的联合运行
• 如果第一台风机的压出管作为第二台风机的吸入 管，气由第一台风机压入第二台风机，气以同一 流量依次通过各风机，称为风机的串联运行。 特点：各台设备流量相同，而总扬程或总压头等 于各台设备扬程或压头之和。 应用于以下场合： ① 用户需要的压头大，而大压头的泵或风机制造 困难或造价太高； ② 改建或扩建系统时，管路阻力加大，而需要增 大压头。
H Hst SQ2
式中 H——管路中对应某一流量下所需要的压头（或
称扬程），mH2O； Hst ——静压头（或称静扬程），表达式为
H st
(z2
p2
)
(
z1
p2 )
S——管路的阻抗，s2/m5；
Q——管网的流量，m3/s。
4
通风机的性能曲线与工况调节
管路特性曲线与工作点
风机管路特性曲线的函数关系式为：
8
通风机的性能曲线与工况调节
泵与风机的工况调节
工况点是由泵或风机的性能曲线与管路特性曲线的交点决 定的，其中之一发生变化时，工况点就会改变。所以工况 调节的基本途径是： ① 改变管道系统特性 ② 改变风机压头性能曲线 ③节流调节 ④压出管上阀门节流
图 阀门调节的工况分析
9
通风机的性能曲线与工况调节
风机的性能曲线
1
通风机的性能曲线与工况调节
风机的性能曲线
图 离心式泵与风机的性能曲线
(a)前向叶轮；(b)后向叶轮
2
通风机的性能曲线与工况调节
风机的性能曲线
图 4-72No5型离心式风机的性能曲线
3
通风机的性能曲线与工况调节
流动阻力及管路特性曲线
在实际工程计算中，可以简化为：
Recr＝2000 Re>2000 为紊流 Re≤2000 为层流
de
第一节 圆管内流动
（3）非圆管内流态的判定 >临界雷诺数仍为2000，雷诺数低于2000为层流流动，雷诺数高于2000则为 紊流流动。然而，雷诺数计算公式中的直径d必须用当量直径 d e 代替。所谓 当量直径是指与非圆形截面管道具有相同流动阻力的圆管内径。
因此，对于层流：
f (Re)
对于紊流：
K f (Re, ) d
第三节 沿程阻力系数
3.2尼古拉兹曲线
第三节 沿程阻力系数
>五个阻力区
第三节 沿程阻力系数
3.3工业管道紊流沿程阻力系数计算 1.莫迪图与当量糙粒高度
第三节 沿程阻力系数
第三节 沿程阻力系数
2.紊流沿程阻力系数 的计算公式 (1)临界区 Re=2000~4000的临界过渡区内，可采用扎依琴柯的
p2 v2 p1 v1 g 2 g g 2 g
但二断面中压力能与动能之和相等，必然就有:
2
2
p1 p2
第一节 圆管内流动
3.管道内流动边界层
>边界层汇合前的阶段，即边界层发展的阶段称为流体进口段 >边界层汇合后的阶段称为流动充分发展阶段
第一节 圆管内流动
4.圆管中的速度分布
层流、紊流，管轴心处的速度均为最大速度，记为 vmax ；管壁处的速度为零。
1
8 sin
2
[(1
A1 2 A ) ] K (tg )1.25 (1 1 ) 2 A2 2 A2
第四节 局部损失计算
3.管径突然收缩
管路特性曲线
管路特性曲线
PRO/ENGINEER提供了专用的管理设计模块PRO/Piping。
根据已设计好的室外钣金模型(图1)，我们利用PRO/Piping功能进行空调室外管路设计(图3)。
传统的管路设计方法主要是在实物上测量，然后反复制作配管样品装机校核，设计周期长。
而使用PRO/Piping进行管路设计很好地解决了这一问题，由于其全参数的三维设计模式，使得工程开发人员在进行管路设计的时候，不但对管路的工艺性、三维空间的位置都有了全局性的考虑，同时还能更全面地考虑到管路由于跌落及运输带来的震动和噪音等方面的影响，因此提高了管路设计的一次成功率及管路的可靠性，缩短了开发的时间。
同时由于零部件的高度通用化及标准化，加之压缩机外观的大同小异，我们可以利用PRO/ASSEMBLY的Restructure对四通阀部件(图2)进行重新构建,然后在SaveaCopy新建一个四通阀部件，接着利用MATE、ALIGN、INSERT、ORIGN等进行装配。
再修改管路的参数，很快就能初步构建好新的四通阀部件，这样大大减少了前期对管路部件构思和设计的时间。
这也是PRO/E高度参数化带来的好处。
由于PRO/E在设计上有如上的特点，所以在缩短开发周期中，保证了设计质量的同时，也大大减少样件的数量。
这对开发成本的降低是很明显的。
同样利用PRO/E的Assembly Mass Properties,可以通
过输入组件的材料密度后，得到体积、曲面面积和质量等数据(图4)，这对于前期对管路部件进行成本预算是很有用的。
特别是近期的原材料价格大幅度上涨，材料成本的控制成为了成本控制的一大环节。
设计开发人员可以利用该功能在设计初期就对成本进行有效的控制。
流体输送设备—离心泵的操作与控制
四、 气体输送机械
气体输送机械特性参数 A、风量：是指出口处排出的风的体积（以进口处的状态计算）。 B、风压：是指单位体积的气体流过风机时获得的能量，由于单位与压强单位一
直，故称为风压。 D、轴功率：传动轴所需要的功率。 E、效率：传动轴的功率不是完全用来对气体做功，气体获得的功与轴功率之比。
项目二 流体输送管路
1.典型设备
二、典型设备及仪表说明
V101：离心泵前罐
P101A：离心泵A
P101B：离心泵B （备用泵）
二、典型设备及仪表说明
2.典型仪表
位号
说明
FIC101 离心泵出口流量
LIC101 V101液位控制系统
PIC101 V101压力控制系统
PI101 泵P101A入 启动前，前段机壳须灌满被输送的液体，以防止气缚。 2. 启动后，叶轮旋转，并带动液体旋转。 3. 液体在离心力的作用下，沿叶片向边缘抛出，获得能量，液体以较高的静压能及流速流入
机壳( 沿叶片方向，u, P静 )。由于涡流通道的截面逐渐增大， P动 P静 。液体 以较高的压力排出泵体，流到所需的场地。 4. 由于液体被抛出，在泵的吸扣处形成一定的真空度，泵外流体的压力较高，在压力差的作 用下被吸入泵口，填补抛出液体的空间。
一、流体输送机械的工业应用
在化工生产过程中，流体输送是最常见的，甚至是不可缺少的单 元操作。流体输送机械就是向流体作功以提高流体机械能的装置，因 此流体输送机械后即可获得能量，以用于克服流体输送沿程中的机械 能损失，提高位能以及提高液体压强（或减压等）。
通常，将输送液体的机械称为泵如离心泵、往复泵、旋涡泵等。 将输送气体的机械按其产生的压力高低分别称之为通风机、鼓风机、 压缩机和真空泵。
离心风机或泵的管路性能曲线及工作点(精)
H 2＝SQ
• 所以
2
管路流动特性： H＝H1＋H 2＝
p 2 p1
＋H Z＋SQ 2。
离心式风机与泵的管路性能曲线及工作点
• 一、管路特性曲线 管路流动特性： H＝H ＋H ＝ p 2 p1 ＋H ＋SQ 2。 1 2 Z • 具体地讲，
• S＝H2/Q2＝ H2`/Q`2，“`”表示设计值，如是算出S。
250
500 750 Q（m 3/h）
1000
离心式风机与泵的管路性能曲线及工作点
• 例题讨论： • 1、压力增加了50％，风量相应减少了(690－570)/690=17%。 说明压力急剧增加，风量的减少与压力的增加不成比例。也就是 说当管网计算压力与实际应耗压力有某些偏差时，对实际风量的 影响并不突出。 2、由于管路系统与风机联合运行，实际上的工作流量均不 能等于500 m3/h。 为了使风机供给的风量能够符合实际风量的要求，可采取以 下办法： p 1 ①减少或增加管网的阻力 2 如通过改变管径、阀门调节，使管网特 性改变，进而满足流量要求。图中，1→2， Q 表示管路阻力损失降低。
7 2 9 .7 8 08
(p2-p1)/γ +H Z
• 方法是：将两 • 条特性曲线绘在一 • 张图上，求出交点。
HZ p2
η 泵或风机 η －Q QA
A
2 , 0 8 7 .8 7 5 8
Q
离心式风机与泵的管路性能曲线及工作点
• 例题： • 当某管路系统风量为500m3/h时，系统阻力为300Pa，今预选 一个风机的特性曲线如图。①计算风机实际工作点；②当系统阻 力增加50％时的工作点；③当空气送入有正压 150Pa 的密封舱时 的工作点。 1000
化工原理(第二版)第二章
3．讨论
（1）汽蚀现象产生的原因：
①安装高度太高； ②被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高；
③吸入管路阻力或压头损失太高。
（2）计算出的Hgmax<0, 低于贮槽液面安装
（3） Hgmax大小~Q。 Q，则Hgmax ，保险 。
凝结局部真空 周围液体高速冲向汽泡中心
撞击叶片(水锤)
伴随现象 ①泵体振动并发出噪音
②H, Q , 严重时不送液；
③时间长久，水锤冲击和化学腐蚀，损坏叶片
安装高度 ，汽蚀 问题：如何确定Hg的上限 ——允许安装高度
2．汽蚀余量与允许安装高度
（1）三个基本概念：
①(有效)汽蚀余量ha: 泵入口处：动压头+静压头-饱和蒸汽压(液柱)
H
-------管路所需压头 he 与流量关系曲线
泵的特性曲线
• 工作点
Q
1．管路特性曲线 -------管路所需压头 he 与流量关系曲线
he
z
p
g
u 2 2g
hf
A f Q
完全湍流时， he A BQ 2
管路特性方程 H
hf
l le u2
d 2g
8 l le Q 2
2d 5g
（5）效率： = Ne/ N
<100% —— 容积损失，水力损失，机械损失
2．离心泵的性能曲线characteristic curves
H~Q N~Q ~Q
厂家实验测定产品说明书
20C清水
H,m
~Q
离心泵特性曲线
H ~Q
N
N ~Q
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管路特性曲线介绍
1、管道水头损失，指的是，水流过管道的时候，水受到阻力，而产生的能量损失。
由图可见，管道阻力损失，随着流量增加而呈抛物线增加，此图是管道系统所固有，与水泵无关。
2、阻力损失，损失的是能量，而把能量换算成以米作为单位，是为后续计算方便。
如果按照原理分析，则如下：
阻力损失=沿程阻力损失+局部阻力损失
沿程阻力损失：水流过管道时候，受到管壁的摩擦阻力
局部阻力损失：水流过管道时候，遇到弯头、阀门等阻碍，受到的损失
把以上注释，标注在图上，这样看起来更直观：
水泵把水送到用户，除了克服管道阻力损失之外，还要克服静扬程，即：
水泵需要克服的阻力=静扬程+管道阻力
其中：静扬程=垂直高度，或泵出口到密闭水箱的压差
下图综合考虑了水泵的静扬程，以及管道阻力，得到管道系统特性曲线：
管道系统特性曲线，表示水泵由吸水口到用户，期间所需要克服的阻力。
利用该曲线，结合水泵流量扬程曲线，即可确定水泵的工况点。