管路中流量和壓降圖解分析
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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(diǎn)A即為工況點(diǎn)。由此得流量Q=3.8m3/s，壓降△p=1325Pa過A點(diǎn)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(diǎn)O為所求之點(diǎn):橫坐標(biāo)Q=3.8m3/s，
縱坐標(biāo)△pF－△p1=－(△pF-△p2）=215Pa，過O點(diǎn)作垂線得A，M，E，G，H點(diǎn)。
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(diǎn)即為工況點(diǎn)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(diǎn)作水平線與F1-k1及F2-k2組合曲線交1,2兩點(diǎn)，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(qiáng)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(diǎn)；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(yùn)行 H為壓頭工況點(diǎn)
k為管路（段）阻力系數(shù)
Ａs為一臺風(fēng)機(jī)單獨(dú)置于管路中工況點(diǎn) 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(qiáng)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)：
[1]譚天恩，等，化工原理：上冊［Ｍ］. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1990.89-106.
[2]商景泰. 通風(fēng)機(jī)手冊［Ｍ］北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.353-365.(end)
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