第21卷第6期煤氣與熱力.文章編號(hào):1000- 4416( 2001 )06 - 0499- 03采暖循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行工況數(shù)學(xué)模型研究王昭俊(哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院黑龍江哈爾濱150090 )摘要:建立了單臺(tái)水泵及兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行工況的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了模擬計(jì)算，兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行最佳工況點(diǎn)的總流量比單臺(tái)泵運(yùn)行流量增加約25 %功率增加40 %而在非最佳運(yùn)行工況點(diǎn)并聯(lián)運(yùn)行后總流量增加最少時(shí)不到6 %耗功率增加最大時(shí)為57 %。關(guān)鍵詞:采暖循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行;最佳工況點(diǎn)中圖分類(lèi)號(hào):TU995.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A1引言RXL系列水泵的特性回歸曲線方程為[7]H= ao+ a1Q+ a2Q2(1)采暖工程設(shè)計(jì)中為了滿(mǎn)足流量的要求常采用η=bo+biQ+b2Q2(2)循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行方案。關(guān)于循環(huán)水泵的選型設(shè)計(jì)式中:Q一流量L/s;H-揚(yáng)程,10Pan-效率,% ;已有介紹1-4]但對(duì)兩臺(tái)同型號(hào)采暖循環(huán)水泵并聯(lián)ao、a小a2、bov b1、b2一回歸曲線方程系數(shù)。運(yùn)行方案是否經(jīng)濟(jì)節(jié)能看法不一。水泵并聯(lián)運(yùn)行工管路特性曲線方程為況點(diǎn)可通過(guò)圖解法來(lái)確定據(jù)此可定性得出水泵并H= sQ2(3)聯(lián)運(yùn)行總流量大于單泵運(yùn)行的流量,小于各臺(tái)泵單.式中:H-管路阻力損失,10+Pa;s-管路阻抗，獨(dú)運(yùn)行流量之和5。但兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行后總流量比10tPa s2/L? ;Q一流量,L/s。單臺(tái)泵運(yùn)行流量究竟增加多少呢?通過(guò)熱水供暖系單臺(tái)泵運(yùn)行工況點(diǎn)A的流量和揚(yáng)程可通過(guò)方統(tǒng)循環(huán)泵運(yùn)行狀況的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得出:同型號(hào)水泵并程(1 )(3 )聯(lián)立求出,A點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的水泵效率點(diǎn)為聯(lián)運(yùn)行實(shí)際流量增加最大不超過(guò)40 % ,而 且很大一C可由方程(2)求出。部分流量增加不足10 %[6。本文試圖通過(guò)建立水泵并聯(lián)運(yùn)行工況數(shù)學(xué)模型,并以RXL系列水泵為例7]通過(guò)仿真計(jì)算進(jìn)一步地探討和驗(yàn)證上述結(jié)論。如果.上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍意義則將使人們重新考慮水泵并聯(lián)運(yùn)行是否經(jīng)濟(jì)、合理、節(jié)能的問(wèn)題。這是系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中所必須考慮的問(wèn)題。2單臺(tái)泵運(yùn)行工況數(shù)學(xué)模型圖1 單臺(tái)泵運(yùn)行的工況點(diǎn)圖1為單臺(tái)泵運(yùn)行工況5]其中曲線1為管路中國(guó)煤化工特性曲線曲線II為水泵揚(yáng)程-流量特性曲線,E3MYHCNIM H C故學(xué)模型者的交點(diǎn)A即為單臺(tái)泵運(yùn)行的工況點(diǎn),曲線III為泵的效率-流量特性曲線。圖2所示為兩臺(tái)同型號(hào)水泵并聯(lián)運(yùn)行特性曲線*收稿日期:2001-01- 15作者簡(jiǎn)介:王昭俊( 1965- )女遼寧撫順人副教授博士生主要從事供熱與鍋爐的研究與教學(xué)工作。500王昭俊采暖循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行工況數(shù)學(xué)模型研究2001年12月及工況點(diǎn),曲線1為管路特性曲線,曲線II為單臺(tái)泵計(jì)算。運(yùn)行揚(yáng)程-流量特性曲線,曲線II為兩臺(tái)同型號(hào)水泵并聯(lián)運(yùn)行揚(yáng)程-流量特性曲線,該曲線是根據(jù)兩4模型求解 .臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行流量疊加、揚(yáng)程不變"的原理由曲線II合成的。因曲線II近似為拋物線故曲線II也應(yīng)近4.1單 臺(tái)泵運(yùn)行工況數(shù)學(xué)模型求解似為一條拋物線 ,曲線1與曲線III 的交點(diǎn)B為兩臺(tái)本文對(duì)RXL系列水泵在高效區(qū)(0.7~1.0)mmx泵并聯(lián)運(yùn)行的工作點(diǎn)點(diǎn)B'為并聯(lián)運(yùn)行時(shí)單臺(tái)泵的工作的四個(gè)工況點(diǎn)進(jìn)行了模擬計(jì)算其中點(diǎn)1的效工作點(diǎn)。曲線IV為水泵效率-流量特性曲線。率為泵的最高效率ηmax點(diǎn)2的效率為nmas的90% ,點(diǎn)3的效率為nmo.的80 %點(diǎn)4的效率為7m.的70%其計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。表1單臺(tái)泵運(yùn)行工況點(diǎn)數(shù)值計(jì)算表流量揚(yáng)程效率阻抗水泵型號(hào)工況點(diǎn)(L/s) /10Pa/% 10-Pa 3?/L y1| 12.03| 11.74| 78.4981 0612| 15.97| 9.82| 70.6438 50380RXL.-113| 17.60| 8.80| 62.7928 430圖2兩臺(tái)同型號(hào)水泵并聯(lián)運(yùn)行的工況點(diǎn)4| 18.85| 7.94| 54.9422 3511| 24.74| 13.61| 80.9022 244設(shè)曲線II方程為2| 32.69| 11.04 72.8110 329H = co+c1Q+ c2Q2(4)125RXL- 1335.989.7164.727 501式中:coC1、C2-回歸曲線方程系數(shù)。38.51| 8. 5956.635 793由圖2可知39.36| 20.39| 79. 3013 163Qp = 2Qp"(5)51.9517.12| 71.376 341Hp=H(6)150RXL- 203| 57.17| 15.39| 63 .444708因?yàn)辄c(diǎn)B'在曲線II上應(yīng)滿(mǎn)足方程(1)即4| 61.17| 13.91| 55.513 718Hp = ao+ a1Qg + a2Q屆(7)64.34| 24.40| 80.225 894點(diǎn)B在曲線II上應(yīng)滿(mǎn)足方程( 4)即2| 84.89| 20.14| 72.192 795200RXL-24 .Hp = co+ cqQp+ c2Q名(8)3| 93.40| 17.88| 64.172 050將(5)(6)(7)(8)聯(lián)立求解得4| 99.93| 15.95 | 56.151 597ao+ auQr + a2Qi = co+ 2cQw + 4c2QK(9)恒等式兩邊同冪次項(xiàng)系數(shù)分別對(duì)應(yīng)相等故4.2兩臺(tái)同型 號(hào)水泵并聯(lián)運(yùn)行工況數(shù)學(xué)模型求解Co=ao兩臺(tái)同型號(hào)水泵并聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn)計(jì)算見(jiàn)表2,c1 = 0.5a1( 10)其中點(diǎn)1'.2'、3'、4'分別與點(diǎn)1、2、3、4相對(duì)應(yīng)。= 0.25a2將式10)代入式(4)得5中國(guó)煤化工分析H = ao+ 0.5a1Q + 0.25a2Q2(11 )CNMHG若泵并聯(lián)運(yùn)行后管路特性曲線不變(可通過(guò)調(diào)水泵的功率通常指輸入功率,即原動(dòng)機(jī)傳到泵節(jié)閥門(mén)實(shí)現(xiàn)) ,兩臺(tái)同型號(hào)水泵并聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn)B軸上的功率故稱(chēng)軸功率。單臺(tái)泵運(yùn)行工況點(diǎn)A所可通過(guò)方程( 3)( 11 )聯(lián)立確定,泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)單臺(tái)需功率可由下式計(jì)算泵工作點(diǎn)B'所對(duì)應(yīng)的水泵效率點(diǎn)D的值可由式( 2)NA = QsHμ/100ηc.(12)第21卷第6期煤氣與熱力501.式中:N- -水泵的軸功率.kW ;i -水泵的效率,%。的百分?jǐn)?shù)。表2兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行工況 點(diǎn)數(shù)值計(jì)算表表4兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行流 量、揚(yáng)程、功率增加值計(jì)算流量工流量增加值揚(yáng)程增加值功率增加值水泵型號(hào).工況點(diǎn)揚(yáng)程/10Pa效率/%水泵(Ls)兄(Q*;/Q;-1.0)( H";/H,- 1.0 )| (N";/N;- 1.0)112.7613.1962.28型號(hào)/%80RXL- 11218.1512.6974.061|6.0312.4250.22320.8112.3177. 1480RXL.2|13.7029.2740. 19423.09.11.9278.37-11| 3|18.2739.8734.6426.6215.7664.1822 .5450.1528.99 .38.0114.9276.69125RXL- 137.6215.8157.0943.7114.3379. 83125RXL2|16. 2749.2448.6713.72-133|21.4747.5545.3041.7222 .9162.1826.38_59.71 ，41.3359.0022 .0774.43150RXL- 205.9812.33 .51.82，67.49_21.4577.72150RXI 213.5628.9740.4274.7820.7979. 10-2018.0639.3834.3168.4327.6062.974|22.2549.4528.20 .97.4026.5275.57200RXL- 24111.8925.6678.88 .200RXL 26.3513.1053.2314.7431 .66 .44.32124.47_24.7480.13 _-24|319.8043.5124.5655. 1535.42表3水泵功率計(jì) 算表[況點(diǎn)單臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)6結(jié)論水泵的功率/kW水泵的總功率/kW1.7632.6492. 1743.048(1)兩臺(tái)同型號(hào)水泵并聯(lián)運(yùn)行流量比單臺(tái)泵運(yùn)80RXL-112.4183.255行流量有所增加增加的幅度隨單臺(tái)泵流量的增大2.669而增加其增加值為5.98 %~26. 38 %。4.0796.408 .4. 856_7.247(2)單臺(tái)泵揚(yáng)程隨著流量增大而明顯減小,而5.2917.688兩臺(tái)同型號(hào)水泵并聯(lián)運(yùn)行后其揚(yáng)程隨著流量增加而5.725_8.091緩慢減小在泵運(yùn)行高效區(qū)4'點(diǎn)比1'點(diǎn)的揚(yáng)程僅減9.92015.06112.211 _17. 147少約10~ 30 kPao泵并聯(lián)運(yùn)行后其揚(yáng)程比單臺(tái)泵運(yùn)13.58918.251行揚(yáng)程有所增加,且其增加值隨單臺(tái)泵流量的增加15.02519.262而明顯增大(由12.33%~59.71%)計(jì)算表明19. 18229.39223 .20833.493RXL系列水泵(低揚(yáng)程、大流量)并聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn)較25.50235.670穩(wěn)定,比較適于并聯(lián)運(yùn)行工況。27 .81637.667(3)泵并聯(lián)運(yùn)行后功率比單臺(tái)泵運(yùn)行功率明顯兩臺(tái)同型號(hào)水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)所需功率為并聯(lián)運(yùn)增加,且隨單臺(tái)泵流量增加,增加值減小(由57.09%~28.20% )行的各臺(tái)泵功率之和即單臺(tái)泵的功率之2倍。遠(yuǎn)行的是任工況點(diǎn)為1點(diǎn),即單臺(tái)Np = 2QwH:/100ηp = QgHp/100ηp ( 13)泵的中國(guó)煤化工% ~ 80.90% );兩臺(tái)水泵運(yùn)行工況點(diǎn)功率計(jì)算見(jiàn)表3。同型:YHCNMH G況點(diǎn)為4'點(diǎn)(對(duì)應(yīng)于表4給出了兩臺(tái)同型號(hào)水泵并聯(lián)運(yùn)行后其流(下轉(zhuǎn)第504頁(yè))量、揚(yáng)程、功率比單臺(tái)泵運(yùn)行的流量、揚(yáng)程、功率增加504●煤氣與熱力第21卷第6期Mathematical Model of Heat Transfer and Energy Saving of Vertical RetortZHOU Xue - hang( Gas - making Branch , Changsha Gas General Co. , Changsha 410153 , China )Abstract : The paper reports that based on one dimention space heat conduction theory of infinite flat plate , the mathe-matic model on heat transfer of vertical retort is established. Combinning the model with heat conduction theory , bymeans of reducing temperature and draft of the flue gas , adjusting end pressure of hot gas , and abating heat loss of hotgas pipe , the purpose of reducing lump coke consumption , saving energy , improving operation , and enhancing economicbenefit will be achieved .Key words : medium - temperature distillation ; vertical retort ; heat transfer model(上接第501頁(yè))單臺(tái)泵運(yùn)行工況點(diǎn)4效率約為nma的70 % )此時(shí)[1]彭彥華.熱水網(wǎng)低負(fù)荷時(shí)循環(huán)水泵的揚(yáng)程選型J].煤氣與熱并聯(lián)運(yùn)行的各臺(tái)水泵皆在最高效率下工作( max=力1998 (4)61 - 62.78.37%~80.88%),且并聯(lián)運(yùn)行總流量增加幅度[2]孟凡東. 熱水供暖系統(tǒng)循環(huán)水泵的選型J].煤氣與熱力2000，,(1)57-59.最大(22.25 % ~26.38 % )而消耗的功率增加最少[3] 呂江英楊明. 熱水采暖系統(tǒng)循環(huán)水泵的選塹J].煤氣與熱(28.20 %~41.33 % )力2000(2):159 - 160.(5)鑒于兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行后其流量增加最大為[4]權(quán)敏.熱水采暖系統(tǒng)循環(huán)水泵的選型與節(jié)能[J]煤氣與熱26.38 % ,而消耗的電能卻增加28.20 % ~ 57.09力2001 (1)74-77.%且設(shè)備初投資、占地面積、管理費(fèi)用等都相應(yīng)增[5] 周謨?nèi)?流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)(第2版I M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1985.大故設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先考慮單臺(tái)泵運(yùn)行方案若為便于[6]秦加昌白志輝.采暖循環(huán)泵運(yùn)行工況與節(jié)能的探討[ J]建筑對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行量調(diào)節(jié)建議使用變頻調(diào)速水泵。節(jié)能,997 (2)45-47.[7]王昭俊.采暖循環(huán)水泵的性能回歸曲線方程研究J]哈爾濱建參考文獻(xiàn):筑大學(xué)學(xué)報(bào)2000(2)66 - 69.Study of Mathematical Model on Heating Circulation Pumpin Parallel Operation ConditionWANG Zhao- jun .( College of Municipal & Enwironmental Engineering , Harbin Institute of Technology , Haerbin 150090 , China )Abstract :The mathematical models on a single pump operation and two pumps parallel operation are set up in this paper .The results of RXL series pumps in parallel operation are calculated based on the data of numns for RXL series. The flowof two pumps parallel operation increases approximately 25 % moreJYH中國(guó)煤化工operaion and the powerincreases approximately 40 % more than that of a single pump operalc N M H Goperation. Iftwo pumpsin parallel operation is not at the point of optimum operation , the flow of two pumps in parallel operation increases about6 % more than that of a single pump operation , and the power increases at most 57 % more than that of a single pumpoperation. The best design scheme is the one of a single pump operation .Key words :heating circulation pump ; parallel operation ; optimum operation point