三臺相同性能水泵并聯(lián)實驗的研究

袁天正

摘 要：本文主要介紹了對三臺相同性能水泵并聯(lián)的研究。其中包括管路設(shè)計、管路水力計算、水泵及各種附件的選擇等。并通過對相同性能水泵單臺運行與相同性能水泵多臺并聯(lián)運行的比較，得出了水泵并聯(lián)時總流量增加，為并聯(lián)時每一臺水泵流量之和。但隨著并聯(lián)水泵臺數(shù)的增加總流量增加的趨勢變緩。并聯(lián)后總揚程與并聯(lián)中每一臺水泵的揚程相等，比每臺水泵單獨運行時提高，且趨勢也是隨著并聯(lián)水泵臺數(shù)的增加提高的趨勢變緩。

關(guān)鍵詞：水泵并聯(lián)， 水泵實驗， 水力計算

1引言

1.1水泵并聯(lián)運行

水泵并聯(lián)就是通過聯(lián)絡(luò)管共同向一個高地水池或一個城市給水管網(wǎng)送水的水泵工作情況。水泵并聯(lián)運行可以通過開停水泵的臺數(shù)來調(diào)節(jié)泵站的流量和揚程以適應(yīng)用戶的用水變化，泵有一臺損壞時其他幾臺水泵仍可繼續(xù)供水。提高了泵站運行調(diào)度的靈活性和供水的可靠性，是泵站最常見的一種工作方式。

2三臺性能相同水泵并聯(lián)實驗的基本數(shù)據(jù)

2.1 水泵

IS50—32—125型水泵，其參數(shù)為流量12.5L/h揚程20m必須汽蝕余量2m

2.2管路的設(shè)計

吸入垂直段：1.5m 吸入水平段：0.8m

壓出垂直上升段：2.5m 壓出合流垂直下降段：3m

壓出水平段：1m 壓出合流水平段：2m

3單臺水泵工作水力計算

3.1管路直徑的選擇

根據(jù)水泵的額定流量為12.5L/h可估計三臺水泵并聯(lián)工作時總流量為30L/h左右。

選擇吸入管允許流速為cyx=2 m/s 壓出管允許流速為cyx=4m/s

d=1128（qv/cyx）0.5

可求出吸入管直徑：d1=1128×（12.5/3600×2）0.5 =33.234m/s

故選擇標(biāo)準(zhǔn)管徑：d1=32㎜

壓出管直徑：合流前d2=1128×（12.5/3600×4）0.5=33.234m/s

合流后d3=1128×（30/3600×4） 0.5=51.486m/s

故選擇標(biāo)準(zhǔn)管徑： d2=32㎜ d3=50㎜

3.2 計算沿程阻力損失

3.2.1沿程阻力系數(shù)λ的求取

吸入管： Δ′/d =0.25/50=0.005

壓出管： Δ′/d=0.25/32=0.008

查莫迪圖：直徑32㎜管路λ=0.0300 直徑50㎜管路=0.0325

3.2.2沿程阻力損失的求取

hfw=λ（l/d）c2/2g

吸入管：直徑50㎜管路hfw=0.030×（2.300/0.050）×1.7692/2×9.8=0.220m

壓出管：直徑32㎜管路hfw=0.0325×（1.500/0.032）×4.3202/2×9.8=1.451m

直徑 50 ㎜管路hfw=0.030×（7.000/0.050）×1.7692/2 9.8=0.671m

總的沿程阻力損失hfw=0.220+1.451+0.671=2.342m

3.3計算局部阻力損失

hjw=ζ

水泵進口裝置：ζ=10 hjw=10×1.7692/2×9.8=1.600m

吸入彎頭： hjw=0.230×1.7692/2×9.8=0.037m

壓出彎頭： hjw=3×0.230×1.7692/2×9.8=0.110m

變 徑：選取θ=6°故取η=0.130 c2=4×12.5/3600×3.14×0.12=0.442m/s

漸擴32㎜變100㎜ ζ=η =0.130× =9.989

hjw=9.989×0.4422/2×9.8=0.100m

漸擴50㎜變100㎜ ζ=η =0.130× =1.170

hjw=1.170×0.4422/2×9.8=0.012m

由 選取ε=0.620

漸縮100㎜變50㎜ ζ=η（1/ε-1） =0.130×

hjw=2×0.049×1.7692/2×9.8=0.016m

截止閥：選取開度=100% 故ζ=3.9

hjw=3.9×4.3202/2×9.8=3.713m

總的局部阻力損失：=1.600+0.037+0.110+0.100+0.012+0.013+3.713=5.588m

3.4管路水力較核

3.4.1水泵揚程較核

總的管路損失 hw=hfw+hjw= 2.342+5.588=7.930

HB=hw+Hg+Hu

HB=7.930+1.5+2.5=11.93m

水泵的額定揚程為H=20m所以H>HB所以水泵較核合格。

3.4.2有效汽蝕余量的較核

Δha=p0/ρg –pv/ρg –Hg-hw

Δ = ha

水泵的必須汽蝕余量為Δ hr=2m所以Δha>Δhr所以合格。

3.5求取管路特性曲線

管路特性曲線的方程為H=A+BQ2其中在此管路中 A=0

BQ2=hw所以H=hw/Q2所以B=hw/Q2=5.588//12.52=0.038

3.5.1管路特性曲線方程式

H=BQ2

3.5.2求取管路特性曲線諸點

當(dāng)Q=5m/3/h H=0.950m

當(dāng)Q= 14m/3/h H=7.448mendprint

當(dāng)Q= 22m3/h H=18.392m

3.5.3繪制并聯(lián)曲線

3.5.4求取工作點

單臺水泵運行實際揚程H=16m

單臺水泵運行實際流量Q=14.5m3/h

4 兩臺相同性能水泵并聯(lián)水力計算

4.1經(jīng)單臺水泵水力計算類似步驟得出

兩臺水泵并聯(lián)實際流量Q=20.300 m3/h

兩臺水泵并聯(lián)實際揚程H=18.800m

兩臺水泵并聯(lián)中單臺水泵實際流量Q=10.150 m3/h

5 三臺相同性能水泵并聯(lián)水力計算

5.1經(jīng)單臺水泵水力計算類似步驟得出

三臺水泵并聯(lián)實際流量Q=24.500 m3/h

三臺水泵并聯(lián)實際揚程H=21.500m

三臺水泵并聯(lián)中單臺水泵實際流量Q=8.170 m3/h

結(jié)論

通過對相同性能水泵單臺運行與相同性能水泵多臺并聯(lián)運行的比較，即：

單臺水泵運行實際流量Q=14.5 m3/h，兩臺水泵并聯(lián)實際流量Q=20.300 m3/h，三臺水泵并聯(lián)實際流量Q=24.500 m3/h。其中兩臺水泵并聯(lián)中單臺水泵實際流量Q=10.150 m3/h，三臺水泵并聯(lián)中單臺水泵實際流量Q=8.170 m3/h。可知兩泵并聯(lián)流量增加5.800 m3/h，三泵并聯(lián)流量較兩泵增加4.200 m3/h。

單臺水泵運行實際揚程H=16m，兩臺水泵并聯(lián)實際揚程H=18.800m，三臺水泵并聯(lián)實際揚程H=21.500m。可知兩泵并聯(lián)揚程增加2.800m，三泵并聯(lián)揚程較兩泵增加2.700m。

得出了如下結(jié)論：

水泵并聯(lián)時總流量增加，為并聯(lián)時每一臺水泵流量之和，總實際流量小于總理論流量，并聯(lián)中單臺實際流量小于單臺運行的實際流量。但隨著并聯(lián)水泵臺數(shù)的增加總實際流量增加的幅度變緩。

并聯(lián)后總實際揚程與并聯(lián)中每一臺水泵的實際揚程相等，大于單臺運行的實際揚程，小于總理論揚程，且趨勢也是隨著并聯(lián)水泵臺數(shù)的增加提高的幅度變緩。

參考文獻：

[1] 楊詩成，王喜魁編，《泵與風(fēng)機》，中國電力出版社，1990

[2] 管楚定，王右環(huán)編，《工程流體力學(xué)》， 中國電力出版社，1998

[3] 王申申，《泵站工程設(shè)計與施工新技術(shù)及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)實用手冊》，中國科技文化出版社 2005endprint