白皮书系统曲线史蒂夫·威尔逊著流量的影响在任何管道系统中都是.doc

白皮书 系统曲线史蒂夫·威尔逊著 流量的影响在任何管道系统中都是非常容易预测的，也可以用系统曲线来直观地表示。在泵的选型和评估中，了解通过管道（或软管）的流量至关重要，因为泵只是系统的一个组成部分。在本白皮书中，我们将讨论系统曲线。 系统设计 在深入研究系统曲线之前，我们首先讨论一下系统设计参数。判断装置中液体的状况所需要的设计参数有两个： 设计时所要求的流量是多少？ 传送该液体到最远的处所需要的压强是多少？ 这两个参数是由非常精通此类问题及应用的设计师来确定的。首先确定所需要的液量，然后使用设计流量确定所需要的压强。压强部分将在本白皮书后面进行讨论。 包括系统所需要的静态扬程（液体必须被提升的高度）和扬程（压强）。 在封闭系统中（指不暴露于空气、在封闭环路中抽吸的系统，例如暖通空调系统中的冷冻水回路），存在静态扬程，但不存在独立扬程。 在开放系统中，液体被提升的高度和抽吸条件都要加以考虑。独立扬程中的这些要素（静态扬程和系统末端压强）都按最坏情况进行计算。例如：如果从水池中向外抽吸，必须假定水池将近抽干，以保证液体到达所需要的。 摩擦扬程 有两个基本的公式用于计算管道中因摩擦而发生的扬程损失，这里应该予以介绍：哈森·威廉姆斯公式和达西·魏巴赫公式。 哈森·威廉姆斯公式可以写作： Pd = 4.52 q1.85 / (c1.85 dh 4.8655) 其中： Pd ＝压降（/英尺管道） 其中： Δp ＝压强损失（帕，牛顿/平方米） λ ＝达西·魏巴赫摩擦系数 l ＝导管或管道的长度（米） dh ＝水力直径（米） ρ ＝密度（千克/立方米） 达西·魏巴赫摩擦系数是通过一套独立的计算得出的，由于以下因素： 这些公式的复杂性，基于事实：管道系统的直径有众多的变化，甚至管道类型也发生变化。已经表格，提供了更简单的办法；也有许多计算机程序，为设计师提供了所需要的工具。 管道长度的损失，其中必须考虑管道中所包含的弯头、管件和附属设备。 管道所需要的扬程通过计算或表格所得出的数字设计扬程，这将是一个点。 抽吸条件 泵的抽吸是系统的一部分。系统是根据需要而不是根据泵来设计的，就这一点而言，系统是独立于泵的。在应用上，泵的性能和系统性能是直接相关的。 抽吸条件提供足够的水（为了方便讨论，我们假设提供。泵可不会造水啊！）抽吸条件（吸入）会向系统增加压强。增加的压强可能且经常发生变化。 计算设计 一旦设计师在设计环节确定了流量要求，这一资料就可以用来计算设计或系统的压强要求。设计包含两个部分： 独立扬程 这个术语经常（错误地）被称为静态扬程。它包括不随流量变化的压强要求。这些要求 c＝管道类型确定的设计系数c因子越高，管道越平滑。（这将因管道的类型和年龄而有变化。设计者必须考虑管道的预期寿命。） q＝流速（加仑/分钟） dh ＝内部水力直径（英寸） 哈森·威廉姆斯公式可以准确地计算出因摩擦而产生的液体（运动粘度大约为1.1厘沲）的扬程损失。 该公式的计算结果对于60°F（15.6°C）的冷水（运动粘度为大约1.13厘沲）也是可以接受的。对于低运动粘度（例如，温度在130°F54.4°C]时为0.55厘沲）的热水，误差就很明显了。 哈森·威廉姆斯的方法仅适用于温度为40－75°F的水流，其余的情况下则主要使用另一个公式，即达西·魏巴赫公式（也称为达西·魏巴赫方程、达西·魏巴赫方法，或者简称为“达西”）。该公式可以写作： Δp = λ(l/dh) (ρ v2/2) 除了管道系统所的以外，增加安全系数可能导致，谨慎。 在许多系统中，同一台泵可能用于不同的管道系统的抽送。例如，在市政系统中，可能有一个主流路和分流路（或旁通流路）。由于每个流路都有不同的长度和管径，因此必须计算不同的系统设计点。 绘制系统曲线 绘制系统曲线的第一步是标示设计点。这一般是在电子表格或计算机程序中完成的，可以用图形方式进行直观的表示，如图1所示。 在本次练习中以及整个后面的讨论中，我们将使用1000加仑/分钟110英尺作为主要设计点。 除非特别提到的其他情况，我们将使用10英尺的独立扬程。总的扬程要求包含独立扬程。这些图是随意挑选出来的，用作本练习中的。 下一步是标绘独立扬程，这将是一个常数 ——不随流量而改变，标绘点在零流量处。如果在整个曲线上表示出来，将是一条水平线。在封闭系统中，独立扬程也是零。在图2中，独立扬程。 系统曲线表示在任何特定的时间通过管道系统的流量。由于独立扬程会随着吸入压强的变化而变化，因此总的扬程也会发生变化。  图1 所标绘的设计点 图2 所标绘的设计点和独立扬程  我们已经标绘了两个已知点，下来需要标绘当液体和系统流过管道时在其他点上的状况。 绘制系统曲线的摩擦损失部分 达西公式和哈森·威廉姆斯公式都可以用于绘制其他的点。可以选择任意流量