管路特性曲线

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。

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。

实验四 离心泵及管路特性曲线测定一． 实验目的1. 熟悉离心泵的操作方法及实验中开闭阀门顺序；2. 掌握实验原理；3. 掌握离心泵特性曲线和管路特性曲线的测定方法，表示方法，加深对离心泵性能的了解；4. 熟悉各种仪表的使用；5. 掌握如何处理实验数据。

二. 实验仪器和药品天津市鹏翔科技有限公司离心泵及管路特性实验装置 1台 实验介质 自来水 三. 实验原理（一）离心泵特性曲线离心泵是最常见的液体输送设备。

在一定的型号和转速下，离心泵的扬程H 、轴功率N 及效率η均随流量Q 而改变。

通常通过实验测定出H —Q 、N —Q 及η—Q 关系，并用曲线表示之，成为离心泵特性曲线。

离心泵特定曲线是确定泵的适宜操作条件和选用泵的重要依据。

泵的特性曲线的具体测定方法如下： 1. H 的测定在离心泵进出口管装设真空表和压力表，在相应的两截面列出机械能恒算方程式（以单位重量液体为横算计准）。

出入出出出入入入-+++=+++f H gu g P Z H g u g P Z 2222ρρ 出入入出入出入出-+-+-+-=f H gu u gP P Z Z H 222ρ上式中H f 入-出是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力（不包括泵体内部的流动阻力所引起的压头损失），当所选的两截面很接近泵体时，与柏努利方程中其它项比较，H f 入-出值很小，故可忽略。

于是上式变为：gu u gP P Z Z H 222入出入出入出-+-+-=ρ将测的（Z 出-Z 入）和（P 出-P 入）的值以及计算所得的μ入，μ出代入上式可求得H 的值。

2. N 的测定功率表测得的功率为电动机的输入功率。

由于泵由电动机直接带动，传动效率可视为1.0，所以电动机的输出功率等于泵的轴功率。

即：泵的轴功率N=电动机的输出功率，KW电动机的输出功率=电动机的输入功率×电动机的效率 泵的轴功率=功率表的读数×电动机效率，KW 3. η的测定N Ne=η 其中1021000ρρHQ g HQ Ne == KW 式中：η---泵的效率； N---泵的轴功率，KW Ne---泵的有效功率，KW H---泵的压头，m Q---泵的流量，m 3/s ρ---水的密度，Kg/m 3 (二)管路特性曲线当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关，还与管路特性有关，也就是说，在液体输送过程中，泵和管路二者是相互制约的。

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。

4 离心泵性能测定实验4.1 实验目的（1）熟悉离心泵的结构、性能及特点，练习并掌握其操作方法。

（2）掌握离心泵性能参数及特性曲线的测定方法，测定离心泵在一定转速下的特定曲线。

（3）测定离心泵出口阀门开度一定时的管路特性曲线。

（4）了解离心泵的工作点和流量调节。

4.2 实验内容（1）熟悉离心泵的结构与操作方法。

（2）测定某型号离心泵在一定转速下的特性曲线。

（3）测定流量调节阀某一开度下管路特性曲线。

4.3实验原理1、离心泵特性曲线测定离心泵是最常见的液体输送设备。

在一定的型号和转速下，离心泵的扬程H 、轴功率N 及效率η均随流量q v 而改变。

通常通过实验测出一定转速下H —q v 、N —q v 及η—q v 之间的关系，并用曲线表示之，称为特性曲线。

根据离心泵的特性曲线，可以确定离心泵的最佳工作点；实际生产中可以根据生产任务选取一定的离心泵并尽量使其在最高效率点附近工作。

特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用泵的重要依据。

因此了解泵的性能参数非常重要。

泵特性曲线的具体测定方法如下：（1）流量q v 的测定用出口阀调节q v ，用涡轮流量计或者压差式流量计来测定。

（2）扬程H 的测定在泵的入口真空表和出口压力表两测压点截面之间列柏努利方程，得出入出2出出入2入入22-+++=+++f H gu g P Z H g u g P Z ρρ （4-1）()出入入出入出入出-+-+-+-=f H gu u g P P Z Z H 222ρ （4-2） 式中 P 入、P 出 ——泵入、出口处的压力，Pa ； Z 入、Z 出 ——真空表和压力表的高度，m ； u 1、u 2 ——泵入、出管内流速，m/s 。

上式中出入-f H 是泵的入口和压出口之间管路内的流体流动阻力，与柏努力方程中其它项比较，出入-f H 值很小，故可忽略。

于是上式变为：()gu u g P P Z Z H 222入出入出入出-+-+-=ρ （4-3）将测得的()入出Z Z -和入出P P -的值以及计算所得的出入u u ,代入上式，即可求得H 。