管路中流量和壓降圖解分析
例1某管路串聯(lián)兩臺相同的風(fēng)機(jī)(圖11),風(fēng)機(jī)的風(fēng)量一風(fēng)壓性能參數(shù)符合以下關(guān)系
△pF=750-6Q2,即
Q/m3·s-1 0 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
△pF/Pa 750 744 736.5 726 712.5 696 676.5 654 628.5 600
風(fēng)管1的阻力系數(shù)k1=30kg/m7,風(fēng)管2的阻力系數(shù)k2=60kg/m7,求此管路中流量和壓降及k1,k2兩段風(fēng)管壓降。
解:本題進(jìn)行兩種解法。
1) 傳統(tǒng)方法:
由風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)繪出風(fēng)機(jī)性能曲線,再繪出兩串聯(lián)風(fēng)機(jī)性能曲線,同時,繪出K=K1+K2機(jī)的性能曲線。同時,繪出k=k1+k2串聯(lián)風(fēng)管的性能曲線。兩曲線交點A即為工況點。由此得流量Q=3.8m3/s,壓降△p=1325Pa過A點作垂線交k1曲線于G,交k2曲線于M,得△p1=443Pa,△p2=882Pa(圖12)。
2)風(fēng)壓扣除法:
繪出F-k1及-(F-k2)風(fēng)機(jī)風(fēng)管組合性能曲線,兩曲線交點O為所求之點:橫坐標(biāo)Q=3.8m3/s,
縱坐標(biāo)△pF-△p1=-(△pF-△p2)=215Pa,過O點作垂線得A,M,E,G,H點。
HM=△p2=882Pa,HG=△p1=450Pa,
HE=△pF=665Pa(圖12)
繪制曲線所需的坐標(biāo)參數(shù),見表1。
表1 曲線所需的坐標(biāo)參數(shù)
Q/m3.s-1 | 0 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 4.5 | 5 |
△p1=k1Q2/Pa | 0 | 30 | 67.5 | 120 | 187.5 | 270 | 367.5 | 480 | 607.5 | 750 |
△p2=k2Q2/Pa | 0 | 60 | 135 | 240 | 375 | 540 | 735 | 960 | 1215 | 1500 |
△pF-△p1/Pa | 750 | 711 | 669 | 606 | 525 | 426 | 309 | 174 | 21 | -150 |
-(△pF-△p2)/ Pa | -750 | -684 | -601.5 | -486 | -337.5 | -156 | 58.5 | 306 | 586.5 | 900 |
解:按△p3=15Q2方程繪出k3風(fēng)管的性能曲線。繪出F1-k1及F2-k2風(fēng)機(jī)風(fēng)管組合性能曲線,再將兩組合曲線并聯(lián)得一并聯(lián)組合曲線F’。該曲線與k3性能曲線相交,交點即為工況點A,其坐標(biāo)參數(shù)為k3風(fēng)管流量和壓降:Q3=5.27m3/s, △p3=△pF1-△p1=△pF2-△p2=412Pa。過A點作水平線與F1-k1及F2-k2組合曲線交1,2兩點,由此可得出
k1,k2風(fēng)管流量:
Q1=3.05m3/s Q2=2.22m3/s
k1,k2風(fēng)管壓降:△p1=△pF1-412=686-412=274Pa
△p2=△pF2-412=720-412=308Pa
F1,F2風(fēng)機(jī)風(fēng)壓:△pF1=686 Pa △pF2=720 Pa
對于由管段及輸送機(jī)械組成的任何復(fù)雜管路,都可按上述模式圖解分析其流量和壓降變化情況。當(dāng)管路中輸送流體為液體時,液體輸送機(jī)械為泵。由于泵的性能曲線是表示流量一壓頭關(guān)系,因此送液管路的性能曲線也應(yīng)是流量一壓頭曲線。此外,又由于送液管路兩端壓強和位差常常不同,且在管路總壓頭中又占有一定比例,不能忽略,因此送液管路性能曲線方程為以下形式:
H=A+kQ2
式中A為位頭和靜壓頭之差,A=△z+△p/ρg。這是一條截距為A的二次拋物線方程(摩擦系數(shù)λ近似為常數(shù)),但這并不影響按上述模式圖解分析管路中流量和壓降變化關(guān)系。
符號說明
A為工況點;位頭與靜壓頭之和 F為風(fēng)機(jī)A’為并、串聯(lián)風(fēng)機(jī)管路中單個風(fēng)機(jī)運行 H為壓頭工況點
k為管路(段)阻力系數(shù)
As為一臺風(fēng)機(jī)單獨置于管路中工況點 L為管長
d為管徑(非圓形管為當(dāng)量直徑)
Q為流量
u為截面平均流速 △Z為位頭差
△p為管路中壓降;管路兩端靜壓強差 λ為摩擦系數(shù),無因次
△pf管路中流動阻力損失 ζ為管件(彎頭、閥門等)局部阻力系數(shù),
△pF為風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓 無因次
△p1,△p2分別為k1,k2 管段壓降 p為流體的密度
△p12c為復(fù)合管路中k1,k2并聯(lián)管段的壓降
參考文獻(xiàn):
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