類(lèi)比教學(xué)法在離心泵串并聯(lián)特性分析中的應(yīng)用

張興凱

摘 要 將類(lèi)比教學(xué)法應(yīng)用于油氣儲(chǔ)運(yùn)專(zhuān)業(yè)《泵和壓縮機(jī)》課程的教學(xué)中，將新知識(shí)-離心泵的串并聯(lián)問(wèn)題與學(xué)生們比較熟悉的電路串并聯(lián)問(wèn)題進(jìn)行相類(lèi)比，將離心泵類(lèi)比為電路中的電源（包括電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻），流量類(lèi)比為電流，揚(yáng)程類(lèi)比為電源的輸出電壓，而管路流動(dòng)損失則可以類(lèi)比為線路電阻的能耗損失。通過(guò)分析電路串并聯(lián)的特性，類(lèi)比得出離心泵的串并聯(lián)時(shí)的裝置特性，加深了學(xué)生們對(duì)新知識(shí)的理解和掌握，取得了較良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 離心泵 泵的串并聯(lián) 特性分析 類(lèi)比教學(xué)法

中圖分類(lèi)號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

《泵和壓縮機(jī)》是油氣儲(chǔ)運(yùn)專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)課，也是其他后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程，開(kāi)展對(duì)《泵和壓縮機(jī)》教學(xué)方法研究，使得學(xué)生能夠更加深刻理解泵和壓縮機(jī)的工作原理，選型、調(diào)節(jié)和維護(hù)方法和技能，是非常必要的。

在教學(xué)過(guò)程中，有一節(jié)重要內(nèi)容就是關(guān)于離心泵的串、并聯(lián)工作的裝置特性。該部分內(nèi)容著重講解串并聯(lián)后總性能曲線的確定，串并聯(lián)時(shí)每臺(tái)泵的工況以及總的揚(yáng)程和輸送流量的變化等。在教學(xué)過(guò)程中同學(xué)們普遍反映對(duì)流量的變化特性能夠較好的理解，但對(duì)于學(xué)生來(lái)水泵的揚(yáng)程是一個(gè)新的概念，對(duì)其在串并聯(lián)過(guò)程中的變化理解不夠深刻。針對(duì)此，筆者經(jīng)過(guò)認(rèn)真的研究，總結(jié)出一種將泵的串并聯(lián)與電路的串并聯(lián)相類(lèi)比的教學(xué)方法，用分析已熟知的電路問(wèn)題來(lái)理解泵的串并聯(lián)問(wèn)題，以幫助理解。

1類(lèi)比方法

經(jīng)過(guò)筆者的分析，將離心泵吸收液體的吸液罐和排放液體的儲(chǔ)液罐分別類(lèi)比為電路中正極和負(fù)極，將工作在兩者之間的離心泵類(lèi)比為電路中的電源（包括電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻），流量類(lèi)比為電流，揚(yáng)程的概念類(lèi)比為電源的輸出電壓，而管路流動(dòng)損失則可以類(lèi)比為線路電阻的能耗損失。這樣分析起離心泵的串并聯(lián)特性就更加的直觀和方便。

1.1泵的并聯(lián)工作

泵并聯(lián)時(shí)與電路的類(lèi)比關(guān)系示意圖如圖1所示，設(shè)并聯(lián)的兩個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為，和，，線路電阻為R0。

兩個(gè)電源并聯(lián)后，總的電動(dòng)勢(shì)與這兩個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)及其內(nèi)阻有關(guān)，假設(shè)E2>E1，這時(shí)兩個(gè)電源組成一個(gè)等效電源，在無(wú)外電路的情況下，等效電源內(nèi)部的電流是：

等效電源的電動(dòng)勢(shì)等于此時(shí)任一個(gè)實(shí)際電源兩端的電壓，即等效電源的電動(dòng)勢(shì)為：

兩個(gè)電源并聯(lián)后總的電流和輸出電壓為：

單電源工作時(shí)（另外一電源斷開(kāi)）的電流和電壓可分別表示為：

所以不同性能泵并聯(lián)時(shí)，兩泵的揚(yáng)程相等，并等于并聯(lián)后的工作揚(yáng)程，并聯(lián)后的流量為泵1和泵2流量之和;并聯(lián)后揚(yáng)程比泵單獨(dú)工作時(shí)高，而流量小于兩泵單獨(dú)在管路上工作時(shí)的流量之和。

1.2泵的串聯(lián)工作

泵串聯(lián)時(shí)與電路的類(lèi)比關(guān)系示意圖如圖2所示。如圖所示，兩電源串聯(lián)時(shí)電動(dòng)勢(shì)為兩電源電動(dòng)勢(shì)之和，即。電源串聯(lián)后的電流和總的輸出電壓可以表示為：

單電源工作時(shí)的電流和電壓可分別表示為：

從以上的類(lèi)比分析可以得知，當(dāng)離心泵串聯(lián)時(shí)，泵1的流量等于泵2的流量，也等于串聯(lián)后的總的流量;串聯(lián)后總揚(yáng)程低于兩泵單獨(dú)工作時(shí)揚(yáng)程的和，而流量卻大于單泵工作時(shí)的流量。

2結(jié)論

將學(xué)生們熟悉的電路知識(shí)與新學(xué)習(xí)的泵的串并聯(lián)知識(shí)相類(lèi)比，通過(guò)將物理量一一對(duì)應(yīng)，把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，能夠加深學(xué)生們對(duì)新知識(shí)的理解。調(diào)查表明，在采用“類(lèi)比教學(xué)法” 前后，學(xué)生們對(duì)所學(xué)的泵的串并聯(lián)知識(shí)的理解程度有了很大進(jìn)步，教學(xué)效果良好。

參考文獻(xiàn)

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