风机与管网系统的匹配

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1、第十三章泵、风机与管网系统的匹配第一节泵、风机在管网系统中的工作点一、管网特性曲线1.阻力特性如前所述，对于枝状管网，按照管段串、并联关系，可将管网简化为一个管路。管网中流体的流动阻力与流量之间的关系为式中，是管网的总阻抗，与管网的几何尺寸、沿程阻力系数、局部阻力系数、流体密度有关。当这些因素不变时，为常数。2.管网特性曲线图13-1管路系统示意图如图13-1所示的管路，根据能量方程，流体从管路进口1-1断面流至出口2-2断面所需的能量可用下式表示：(13-1)当两断面的动压差值与其它相比较小时，忽略此项，则有：(13-2)式中——管路出入口两端的压强差，P

2、a。当管网处于稳定运行工况时，与流量无关。463与测压管水头对应的压强差以表示由于枝状管网可以简化为一个管路，因此，（13-2）式也反映了枝状管网的特性，它表明了管网中流体流动所需的能量与流量之间的关系。将这一关系在以流量为横坐标、压强为纵坐标的直角坐标系中标绘成曲线，即为管网特性曲线，见图13-2。图13-2广义管网特性曲线图闭式管网系统，当流体密度不变时，,，此时若，则。暖通空调工程中的通风空调管网系统，常常是从大气中吸入空气送入房间，或从房间中吸气后将其排至室外，这类管网系统，也近似有。这时，管网特性曲线方程为：（13-3）图13-3狭义管网特性曲线图

3、绘制成曲线如图13-3，被称为狭义管网特性曲线，而图13-2463则被称为广义特性曲线。二者的根本区别在于阻力变化特性不同。广义管网特性曲线表明这类管网的阻力由两部分组成，一部分不随流量变化，另一部分与流量的平方成正比。由于这两部分阻力的变化规律不同，当泵或风机的工况沿管网特性曲线变化时，工况点之间不满足泵或风机的相似律。而狭义管网特性曲线则表明这类管网的全部阻力与流量的平方成正比，当泵或风机的工况沿管网特性曲线变化时，遵守泵或风机的相似律。这里特别需要强调的是，不能绝对的认为闭式管网特性曲线一定是狭义的。广义还是狭义的关键不在于管网是开式，还是闭式，而在于

4、管网输送流体时，重力作用能否忽略。闭式管网中，当重力作用不能忽略时，其特性曲线也是广义的。在输水管网中，压力及扬程往往直接用水柱高度表示，因此，管网特性曲线通常写成：(13-4)二、管网特性曲线的影响因素影响管网特性曲线形状的决定性因素是阻抗。值越大，曲线越陡。当流量采用体积流量单位时，管段阻抗的计算公式为：，（kg/m7）（13-5）当流量采用质量流量单位时，管段阻抗的计算式为：（kg.m）-1（13-6）根据的计算公式可知，影响值的参数有：沿程阻力系数、管段长度、管径(或当量直径)、局部阻力系数、流体密度。其中取决于流态和管路的粗糙程度。由流体力学知，当

5、流动处于紊流粗糙区时，仅与有关。在管路条件一定时，值可视为常数，则有：(13-7)由式(13-7)知，当管网系统安装完毕，管长、管径、局部阻力系数在不改变阀门开度的情况下，都已为定数，即为定值。463对某一具体的管网，其管网特性就被确定。反之，一旦改变式(13-7)中的任一参数，将改变管网特性。由于正比于,,，反比于。所以当管网系统较长、管径较小、局部阻力（弯头、三通、阀门等）部件较多、阀门开度较小、管内壁粗糙度较大、流体密度较大都会使值增加，即管网特性曲线变陡；反之则使值减小，管网特性曲线变缓。在管网系统设计和运行中，常常通过调整管路布置、改变管径大小或调

6、节阀门的开度等手段来达到改变管网特性，使其适应用户对流量或压力分布要求目的。三、管网系统对泵、风机性能的影响泵、风机一般是装设在管路系统中，与管路共同工作的。此时，泵、风机的特性曲线不仅取决于泵、风机本身，也和它们与管网的连接情况有关。产品样本给出的某种类型、规格的泵、风机的性能曲线，是在某种标准条件下测试得到的。在实际使用中，工作流体的密度、转速等参数很可能与测试条件不同，此时可根据相似律进行性能参数的换算。由于泵（风机）是在特定的管网中工作，其进出口与管网的连接情况一般与性能试验时不同，这同样会导致泵（风机）的性能发生改变（一般会下降）。例如，入口连接方

7、式不同于标准测试条件时，则进入泵（风机）的流体其流向和速度分布与标准试验则有很大的不同（见图13-4），因而导致其内部能量损失发生变化（一般情况为能量损失增加），泵、风机的性能下降。上述现象称为“系统效应”。“系统效应”对风机的影响更为显著。图13-4风机入口不同连接形式的气流示意图（1）入口系统效应风机入口不同接管形式的气流示意图如图13-4所示。入口采用不同类型的圆形弯管、方形弯管，“系统效应”的影响不同。如果弯管长度选用得当，有利于入口气流均匀，可以消除入口系统效应463。为减少占地面积，将入口管道直接与风机入口相连（如图13-4（b）），这将产生较大

8、的压力损失。而且，管道长宽比的不同也会影响风机性能。