采暖循环水泵并联运行工况数学模型研究

第21卷第6期煤气与热力.文章编号:1000- 4416( 2001 )06 - 0499- 03采暖循环水泵并联运行工况数学模型研究王昭俊(哈尔滨工业大学市政环境工程学院黑龙江哈尔滨150090 )摘要:建立了单台水泵及两台水泵并联运行工况的数学模型进行了模拟计算，两台水泵并联运行最佳工况点的总流量比单台泵运行流量增加约25 %功率增加40 %而在非最佳运行工况点并联运行后总流量增加最少时不到6 %耗功率增加最大时为57 %。关键词:采暖循环水泵并联运行;最佳工况点中图分类号:TU995.1文献标识码:A1引言RXL系列水泵的特性回归曲线方程为[7]H= ao+ a1Q+ a2Q2(1)采暖工程设计中为了满足流量的要求常采用η=bo+biQ+b2Q2(2)循环水泵并联运行方案。关于循环水泵的选型设计式中:Q一流量L/s;H-扬程,10Pan-效率,% ;已有介绍1-4]但对两台同型号采暖循环水泵并联ao、a小a2、bov b1、b2一回归曲线方程系数。运行方案是否经济节能看法不一。水泵并联运行工管路特性曲线方程为况点可通过图解法来确定据此可定性得出水泵并H= sQ2(3)联运行总流量大于单泵运行的流量,小于各台泵单.式中:H-管路阻力损失,10+Pa;s-管路阻抗，独运行流量之和5。但两台泵并联运行后总流量比10tPa s2/L? ;Q一流量,L/s。单台泵运行流量究竟增加多少呢?通过热水供暖系单台泵运行工况点A的流量和扬程可通过方统循环泵运行状况的实测数据得出:同型号水泵并程(1 )(3 )联立求出,A点所对应的水泵效率点为联运行实际流量增加最大不超过40 % ,而 且很大一C可由方程(2)求出。部分流量增加不足10 %[6。本文试图通过建立水泵并联运行工况数学模型,并以RXL系列水泵为例7]通过仿真计算进一步地探讨和验证上述结论。如果.上述实验结论具有普遍意义则将使人们重新考虑水泵并联运行是否经济、合理、节能的问题。这是系统优化设计中所必须考虑的问题。2单台泵运行工况数学模型图1 单台泵运行的工況点图1为单台泵运行工况5]其中曲线1为管路中国煤化工特性曲线曲线II为水泵扬程-流量特性曲线,E3MYHCNIM H C故学模型者的交点A即为单台泵运行的工况点,曲线III为泵的效率-流量特性曲线。图2所示为两台同型号水泵并联运行特性曲线*收稿日期:2001-01- 15作者简介:王昭俊( 1965- )女辽宁抚顺人副教授博士生主要从事供热与锅炉的研究与教学工作。500王昭俊采暖循环水泵并联运行工况数学模型研究2001年12月及工况点,曲线1为管路特性曲线,曲线II为单台泵计算。运行扬程-流量特性曲线,曲线II为两台同型号水泵并联运行扬程-流量特性曲线,该曲线是根据两4模型求解 .台泵并联运行流量叠加、扬程不变"的原理由曲线II合成的。因曲线II近似为抛物线故曲线II也应近4.1单 台泵运行工况数学模型求解似为一条抛物线 ,曲线1与曲线III 的交点B为两台本文对RXL系列水泵在高效区(0.7~1.0)mmx泵并联运行的工作点点B'为并联运行时单台泵的工作的四个工况点进行了模拟计算其中点1的效工作点。曲线IV为水泵效率-流量特性曲线。率为泵的最高效率ηmax点2的效率为nmas的90% ,点3的效率为nmo.的80 %点4的效率为7m.的70%其计算结果见表1。表1单台泵运行工况点数值计算表流量扬程效率阻抗水泵型号工况点(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图2两台同型号水泵并联运行的工况点4| 18.85| 7.94| 54.9422 3511| 24.74| 13.61| 80.9022 244设曲线II方程为2| 32.69| 11.04 72.8110 329H = co+c1Q+ c2Q2(4)125RXL- 1335.989.7164.727 501式中:coC1、C2-回归曲线方程系数。38.51| 8. 5956.635 793由图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因为点B'在曲线II上应满足方程(1)即4| 61.17| 13.91| 55.513 718Hp = ao+ a1Qg + a2Q届(7)64.34| 24.40| 80.225 894点B在曲线II上应满足方程( 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将(5)(6)(7)(8)联立求解得4| 99.93| 15.95 | 56.151 597ao+ auQr + a2Qi = co+ 2cQw + 4c2QK(9)恒等式两边同幂次项系数分别对应相等故4.2两台同型 号水泵并联运行工况数学模型求解Co=ao两台同型号水泵并联运行工况点计算见表2,c1 = 0.5a1( 10)其中点1'.2'、3'、4'分别与点1、2、3、4相对应。= 0.25a2将式10)代入式(4)得5中国煤化工分析H = ao+ 0.5a1Q + 0.25a2Q2(11 )CNMHG若泵并联运行后管路特性曲线不变(可通过调水泵的功率通常指输入功率,即原动机传到泵节阀门实现) ,两台同型号水泵并联运行工况点B轴上的功率故称轴功率。单台泵运行工况点A所可通过方程( 3)( 11 )联立确定,泵并联运行时单台需功率可由下式计算泵工作点B'所对应的水泵效率点D的值可由式( 2)NA = QsHμ/100ηc.(12)第21卷第6期煤气与热力501.式中:N- -水泵的轴功率.kW ;i -水泵的效率,%。的百分数。表2两台泵并联运行工况 点数值计算表表4两台泵并联运行流 量、扬程、功率增加值计算流量工流量增加值扬程增加值功率增加值水泵型号.工况点扬程/10Pa效率/%水泵(Ls)兄(Q*;/Q;-1.0)( H";/H,- 1.0 )| (N";/N;- 1.0)112.7613.1962.28型号/%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水泵功率计 算表[况点单台泵运行时两台泵并联运行时6结论水泵的功率/kW水泵的总功率/kW1.7632.6492. 1743.048(1)两台同型号水泵并联运行流量比单台泵运80RXL-112.4183.255行流量有所增加增加的幅度随单台泵流量的增大2.669而增加其增加值为5.98 %~26. 38 %。4.0796.408 .4. 856_7.247(2)单台泵扬程随着流量增大而明显减小,而5.2917.688两台同型号水泵并联运行后其扬程随着流量增加而5.725_8.091缓慢减小在泵运行高效区4'点比1'点的扬程仅减9.92015.06112.211 _17. 147少约10~ 30 kPao泵并联运行后其扬程比单台泵运13.58918.251行扬程有所增加,且其增加值随单台泵流量的增加15.02519.262而明显增大(由12.33%~59.71%)计算表明19. 18229.39223 .20833.493RXL系列水泵(低扬程、大流量)并联运行工况点较25.50235.670稳定,比较适于并联运行工况。27 .81637.667(3)泵并联运行后功率比单台泵运行功率明显两台同型号水泵并联运行时所需功率为并联运增加,且随单台泵流量增加,增加值减小(由57.09%~28.20% )行的各台泵功率之和即单台泵的功率之2倍。远行的是任工况点为1点,即单台Np = 2QwH:/100ηp = QgHp/100ηp ( 13)泵的中国煤化工% ~ 80.90% );两台水泵运行工况点功率计算见表3。同型:YHCNMH G况点为4'点(对应于表4给出了两台同型号水泵并联运行后其流(下转第504页)量、扬程、功率比单台泵运行的流量、扬程、功率增加504●煤气与热力第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页)单台泵运行工况点4效率约为nma的70 % )此时[1]彭彦华.热水网低负荷时循环水泵的扬程选型J].煤气与热并联运行的各台水泵皆在最高效率下工作( max=力1998 (4)61 - 62.78.37%~80.88%),且并联运行总流量增加幅度[2]孟凡东. 热水供暖系统循环水泵的选型J].煤气与热力2000，,(1)57-59.最大(22.25 % ~26.38 % )而消耗的功率增加最少[3] 吕江英杨明. 热水采暖系统循环水泵的选塹J].煤气与热(28.20 %~41.33 % )力2000(2):159 - 160.(5)鉴于两台泵并联运行后其流量增加最大为[4]权敏.热水采暖系统循环水泵的选型与节能[J]煤气与热26.38 % ,而消耗的电能却增加28.20 % ~ 57.09力2001 (1)74-77.%且设备初投资、占地面积、管理费用等都相应增[5] 周谟仁.流体力学泵与风机(第2版I M].北京:中国建筑工业出版社,1985.大故设计中应优先考虑单台泵运行方案若为便于[6]秦加昌白志辉.采暖循环泵运行工况与节能的探讨[ J]建筑对系统进行量调节建议使用变频调速水泵。节能,997 (2)45-47.[7]王昭俊.采暖循环水泵的性能回归曲线方程研究J]哈尔滨建参考文献:筑大学学报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中国煤化工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