水泵工作点的简化算法

机电排灌站设计中,要使所选择的泵型在高效区内运行,就要对水泵的工作点进行分析。水泵工作点的计算,以往多采用图解法进行,较为繁琐,现介绍一种简化算法。在水泵的高效范围内,相应有一个流量范围和扬程范围,在水泵的Q～H曲线上(见图1),m_1、m_3两点为水泵高效范围的边界点,m_2为水泵的最高效率点。此三个点对应的流量和扬程值,在水泵的规格性能表中都可以查到。在曲线m_1m_3上,如设H=f(Q),则函数H=f(Q)对应于Q_1、Q_2、Q_3的值为H_1、     

排灌机械的选用及动力配套

正确选用水泵和合理配套动力机械是保证灌溉要求,降低成本,发挥机具最佳经济效益的关键。1水泵参数的选择1.1确定所需水泵的流量QQ=ω·mj·t+Q损(1)其中ω———灌溉面积;m———需水量;j———灌溉天数;t———每天工作小时数;Q———输水损失。输水损失是渠道输水过程中损失的水量,计算时可在算出的流量中增加5%～20%。井灌所需水泵流量还应考虑与井的出水量相适应,防止泵大井小不够抽或泵小井大不能充分发挥井的作用。1.2确定水泵扬程H水泵扬程的选择,应根据水源的水位高低和所需排水高度,通过测量得到实际扬程H实再计算损失扬程H损,…     

用数值方法求解离心泵运行工况点

正确确定水泵工况点是水泵优化选型、泵站优化设计以及泵站安全经济运行的必要条件。用离散点描述离心泵流量与扬程性能曲线,非离散点的水泵性能参数采用三次样条插值获得。根据水力学原理建立了求解离心泵单泵运行、并联运行和串联运行工况点方程组,给出了采用数值方法的二分法的计算步骤。提出了求解离心泵运行工况点的一种新方法。以某供水工程取水泵站为例,利用MATLAB编程求解,得到正常工作时4口井12台同型号潜水泵并联运行的工况点。算例表明提出的离心泵运行工况点数值计算方法是可行的。     

叶片泵相对性能曲线与比转数的理论关系研究

为了从理论上探讨比转数对叶片泵水力性能的影响,以叶片泵基本方程为基础,推导出在理想流体条件下的相对扬程—流量方程和相对轴功率—流量方程,并对方程与比转数的关系以及方程的应用意义进行了分析和讨论。分析结果表明：叶片泵相对性能曲线方程是高效工况集内关于比转数的泛函数,与穿过额定工况点的等效曲线的斜率有关;相对扬程—流量曲线是关于比转数的二次抛物线;相对轴功率—流量曲线是关于比转数的三次抛物线;当相对流量不等于1时,随着比转数的增大,水泵相对效率降低。比转数越大,穿过额定工况点的等效曲线就越平缓,水泵高效工况区在型谱图中的位置越靠近流量轴,反之,则越靠近扬程轴。     

并联水泵单调速优化运行研究

利用最小二乘法对水泵性能曲线进行二次拟合,根据等扬程流量叠加原理建立了水泵并联运行曲线方程.对不同型号水泵配置的单调速泵站,通过建立的水泵并联调速运行方程和泵站的年供水规律,计算得到各供水指标下调速泵的调速比,可以实现完全通过改变水泵的特性来达到工况点改变的目的.     

相对性能曲线在泵运行使用中的应用

比转速n_s中包含了实际原型泵的几个主要性能参数Q(流量)、H(扬程)、η(效率)值,因此它能反应实际水泵的主要性能。比转速n_s不同,反映了水泵特性曲线的形状也不同。将各种n_s的特性曲线用相对值为座标绘出图1、图2、图3。图中以设计工况的工作参数Q_o、H_o、N_o、η_o作为100%,按下式计算不同n_s的叶片泵,在非设计工况点下的性能参数Q、H、N、η的相对值值为:     

水泵性能的调节方法

从常用的离心泵、轴流泵、混流泵的性能曲线看,扬程(H)-流量(Q)的曲线变化,离心泵高效区范围广,曲线变化比较平缓;轴流泵显示出陡降型并有马鞍型扭转点;混流泵曲线介于二者之间。 当实际需要的水泵设计扬程与所选用水泵的额定扬程不相符合,或者发现配套动力机负荷不足或超负荷运行时,可采用调节水泵性能的办法来调节动力机的负荷,以保证泵组在高效区运行。具体调节     

水泵水轮机不同导叶开口的驼峰特性

为研究水泵水轮机在不同导叶开口下的驼峰特性,对某一电站水泵水轮机模型水泵工况进行试验,得到不同导叶开口下的驼峰特性曲线,结果表明随着活动导叶开口减小,在低负荷区水泵工况扬程越高,扬程趋势越陡,同时驼峰现象更明显,但是驼峰区域变小.在试验研究的基础上,对该模型进行三维实体建模,并进行网格划分,采用SST k-ω模型、标准k-ω模型、RNG k-ε 模型和标准k-ε模型分别对19 mm活动导叶开口下各个工况点进行数值模拟,最终确定SST k-ω湍流模型能够较好地符合试验结果.分别选取13,19,25 mm活动导叶开口进行数值模拟,得到水泵工况的扬程、力矩和效率与流量的关系曲线,与试验结果对比,其变化趋势一致.针对19 mm活动导叶开口低负荷工况点、驼峰区工况点、最优工况点和超负荷工况点进行流动特性对比分析,表明驼峰特性与转轮流道内和固定导叶部分流道内的流动分离及旋涡有关.     

轴流泵装置调速性能的非线性回归模型研究

利用理论推导和试验数据相结合的方法,通过多元非线性回归分析得出轴流泵装置调速性能模型。根据水泵基本方程,结合假定条件推导出轴流泵装置扬程、效率关于转速、流量的特性方程。利用高精度水力机械试验台分别对2种不同类型的轴流泵装置试验测试,分析得出效率和扬程特性曲线随转速变化呈非线性变化的结论。利用试验数据作为观测值,特性方程作为预测模型,利用nlinfit函数和遗传算法相结合的多元非线性回归算法计算得出特性方程的待定系数。对2个算法的分析比较发现,单独利用多元非线性回归算法所求得的系数解趋于局部最优,而结合遗传算法后能得到全局最优解。将所求待定系数代入预测模型,分别将2种轴流泵装置的扬程、效率调速特性试验数据与预测值进行比较,得出:全流量范围内扬程误差绝对值在0~0.8 m之间,效率误差绝对值在0~8%之间;设计工况点附近扬程误差绝对值在0~0.5 m之间,效率误差绝对值在0~5%之间。     

大型立式轴流泵装置水力模型比选分析

【目的】探讨水泵选型方法的合理性。【方法】基于雷诺时均N-S方程和RNG k-ε紊流模型,以立式轴流泵为研究对象,采用传统选型方法和等扬程加大流量的选型方法,运用CFD软件对2种水力模型的泵装置进行全流道数值计算,增加泵装置外特性和不同工况下导叶流线分布作为分析水泵选型方法的参考指标。然后对水力模型选择的可靠性进行模型试验验证。【结果】传统选型方法所选的模型,泵装置高效区扬程偏高,但考虑到涵洞损失,可以应用在该泵站中。等扬程加流量的选型方法高效区合理,但最高扬程不能满足要求。数值计算与模型试验的结果对比最大误差小于5%,整体性能曲线的趋势相对良好,数值计算对泵装置的模拟合理可靠。【结论】选用等扬程加大流量的选型方法可保证轴流泵最高效率点与设计点接近,在实际工程中,需兼顾各个特征扬程。     

特低扬程大流量贯流泵站水泵选型

针对特低扬程大流量水泵的选型问题,以某设计净扬程仅0.32 m的贯流泵站为例,进行水泵性能预测.利用现有水力模型的泵段特性曲线及装置特性曲线进行相似换算,并对计算结果进行比较.通过进一步的数学推演,提出了采用水泵泵段特性参数推算泵装置效率指标的方法,并结合数值模拟及装置模型试验进行验证.结果表明,对于运行净扬程 1 m...     

轴流泵装置性能曲线马鞍形区的特点及应用

根据南水北调水泵模型同台测试资料和中水北方水力模型通用试验台的泵装置模型试验资料,对具有代表性的4个轴流泵装置与相应轴流泵扬程-流量性能曲线的马鞍形区特点进行对比分析.结果发现:轴流泵装置扬程-流量性能曲线的马鞍形区只有1个马鞍形,而相应的轴流泵扬程-流量性能曲线有2个马鞍形,第一马鞍形鞍底扬程与泵装置的鞍底扬程接近,而第二马鞍形鞍底扬程则明显低于泵装置的鞍底扬程;透明泵装置模型试验的流态观察结果表明,轴流泵扬程-流量性能曲线马鞍形区出现的第二鞍底是在水泵模型性能测试时受二次回流影响而产生的测量假象.在低扬程泵站水泵选型考虑泵站最高运行扬程的控制扬程时,应将轴流泵扬程-流量性能曲线马鞍形区的第一鞍底扬程作为控制扬程,如有相近泵装置模型试验的扬程-流量性能曲线,则可参考相关泵装置模型试验资料提供的鞍底扬程.     

专用堆型对应的核主泵正反转流动数值模拟

为了研究核主泵在定转速工况下的正反转特性,采用相似换算法,基于SST k-ω 湍流模型与块结构化网格,对缩比系数为0.5 的核主泵模型泵进行数值模拟.定义流量从泵进口流向出口为“+”,反之为“-”.在正转工况下分别对-0.8Q_d到+2.0Q_d流量范围内的16个工况点进行计算、反转工况下对-1.4Q_d到+1.0Q_d流量范围内的14个工况点进行计算,得到其全特性曲线.计算结果表明:在相同流量工况下,核主泵正转时的扬程与转矩总是高于反转时的扬程与转矩,叶轮扬程与泵扬程存在不同的变化趋势;在正转工况下,在 -0.1Q_d到+0.4Q_d流量范围内,叶轮扬程曲线呈现反“N”型变化趋势;在反转工况下,在-0.4Q_d到+0.1Q_d流量范围内,叶轮扬程曲线呈一个明显的“V”型变化趋势;叶轮出口处产生二次流回流现象,这是正转小流量工况下叶轮扬程降低的主要原因,而叶轮与导叶之间过渡段区域内的环形高速带和叶轮流道内的大尺度涡是反转小流量工况下叶轮扬程降低的主要原因.     

基于叶片包角和出口安放角对叶轮的改进设计

基于计算流体力学方法,对KQW250-400型离心泵全流场进行数值模拟.基于叶片设计理论,对叶轮进行改进设计,通过改变叶片包角Φ和叶片出口安放角β₂建立5个不同的叶轮模型,并数值计算获得5个模型泵相应的外特性曲线和内部流场分布,对比分析可知:叶片包角Φ=126°与叶片出口安放角β₂=24°的叶轮最优;设计流量为550 m³/h时,扬程计算值为53.49 m,效率计算值为87.66%.原始离心泵和带改进叶轮的离心泵外特性试验测试结果表明:当流量Q=551.381 m³/h时,测得原始扬程为49.10 m,效率为79.88%;流量Q=550.823 m³/h时,测得带改进叶轮的扬程为51.84 m,效率为85.65%.改进后设计工况点扬程提高了2.74 m,效率提高了5.77%,且改进后的离心泵效率整体高于改进前,离心泵的整体性能得到了提升.研究结果有利于提高建筑物用泵的经济效益,从而降低能耗.     

湍流模型对离心泵扬程预测准确性的影响

为研究涡黏性类湍流模型和雷诺应力类湍流模型在离心泵扬程预测中的准确性,采用CFX 14.0软件分别对10台不同比转数n_s的离心泵在3个不同流量(0.3Q,1.0Q,1.2Q)下的扬程进行预测,并将模拟值与试验值进行对比.研究结果表明:在0.3Q流量下,低比转数离心泵采用雷诺应力类中的BSL-EARSM模型可以获得更为准确的扬程值;在1.0Q,1.2Q流量下,采用雷诺应力类模型中的BSL-RS模型相对于常用的RNG k-ω和k-ω模型具有更好的准确性.当采用涡黏性类模型对1.0Q流量下的扬程进行预测时,预测值均小于试验值.对于文中研究的比转数大于103的扬程预测,在3个流量下,模拟值均小于试验值.研究结果为离心泵扬程预测的数值模拟方案选择提高提供了参考.     

泵与泵装置特性预测

根据泵和泵站的有关文献及作者提出的泵与泵装置性能（效率及临界汽蚀余量）的表达、换算方法,通过进一步的数学推演,提出了水泵及泵装置性能统一表达式.统一表达式包括：扬程通用式、流量通用式、效率通用式、临界汽蚀余量通用式等.用二次多项式表达了泵及泵装置的扬程特性;根据最小二乘法原理给出了扬程系数计算式.介绍了总效率的表达式,并给出效率常数计算方法.介绍了计及冲击损失的影响,并适用于任意工况点的汽蚀特性表达式;同时给出汽蚀余量系数的计算方法.扬程通用式、流量通用式、效率通用式、汽蚀余量通用式等是在各表达式基础上,根据原模型泵及流道内流动相似,运用水泵相似律、比例律,推导扬程系数、效率常数、汽蚀余量系数的相似关系式;综合各表达式和系数、常数相似关系式即为既适用于模型亦适用于原型的统一表达式,或称通用式.统一表达式既可用于计算,亦可用于原模型的相似换算.     

泵与泵装置特性预测

根据泵和泵站的有关文献及作者提出的泵与泵装置性能(效率及临界汽蚀余量)的表达、换算方法,通过进一步的数学推演,提出了水泵及泵装置性能统一表达式．统一表达式包括:扬程通用式、流量通用式、效率通用式、临界汽蚀余量通用式等．用二次多项式表达了泵及泵装置的扬程特性;根据最小二乘法原理给出了扬程系数计算式．介绍了总效率的表达式,并给出效率常数计算方法．介绍了计及冲击损失的影响,并适用于任意工况点的汽蚀特性表达式;同时给出汽蚀余量系数的计算方法．扬程通用式、流量通用式、效率通用式、汽蚀余量通用式等是在各表达式基础上,根据原模型泵及流道内流动相似,运用水泵相似律、比例律,推导扬程系数、效率常数、汽蚀余量系数的相似关系式;综合各表达式和系数、常数相似关系式即为既适用于模型亦适用于原型的统一表达式,或称通用式．统一表达式既可用于计算,亦可用于原模型的相似换算．     

不同水温调节系统在重庆地区工厂化循环水养鱼系统中的应用分析研究

在工厂化循环水养殖过程中保持水温恒定是水产养殖生产效率的重要保障,为解决工厂化循环水养殖系统调温环节能耗高,对养殖环境影响大等问题,以重庆地区512 m3的养殖场为例。分析了水源热泵、空气源热泵、螺杆机组+锅炉、空气源热泵+锅炉4种水温调节方式的设备初投资和长期运行的适用性。结果表明：空气源热泵的初投资为50.76万元,运行费用为25.82万元,水源热泵分别为48.21万元和16.87万元,均具有较好的长期使用价值。但由于水源热泵在廉价水资源难以获取的地区运行费用较高且维护成本及难度较高,故对于本研究而言空气源热泵,投资以及运行费用较低,整体适应性较好。     

转速变化对离心泵性能的影响

泵转速会对泵性能产生影响,而泵的工作点却受泵特性和管路特性的共同影响,通过在开式和闭式试验管路中改变泵转速来分析其对泵性能的影响,并结合50-160型泵的试验数据和计算结果,着重分析了对功率的影响。变速泵在开式和闭式管路中的节能效果不同,引起这种差别的原因是开式系统受水的静压作用改变了泵的效率。分析了开式管路系统中变速泵的节能效果并给出了计算实例,以50-160型泵的计算结果来看,闭式系统的泵功率为开式系统的76.47%。