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水泵拟和.doc

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循环水泵曲线拟合及其应用研究北京建筑工程学院 游旻昱 李德英摘要 本文利用最小二乘法原理对采暖循环消耗的性能实验数据进行了曲线拟合。分析和比较使用单台水泵、并联两台和三台水泵对系统运行的影响。关键词 循环水泵 最小二乘法 拟合曲线 系统工况 一 引言热水供热系统工程热用户、热网和热源及循环;所构成的一个复杂的整体系统。为了使投运的循环水泵能在高效区工作,而又使循环水量符合需要值,不致产生严重的水力和热力失调现象,必须分析循环水泵(单台或多台)在系统中运行的工作状况。从而寻求与系统相匹配的循环水泵,使其尽可能地“满负荷、高效率“运行。采用作图地和差值法来确定水泵的性能参数及工作点选择相匹配的水泵,准确性差,而且比较麻烦;因此利用最小二乘法原理对采暖循环水泵的性能实验数据进行曲线拟合,再来讨论循环水泵的工作状况。二 循环水泵曲线拟合本文主要用最小二乘法以多项式进行曲线拟合来求循环水泵性能曲线方程。其基本思想是:通过误差分析建立误差方程:在误差值最小的条件下,导出相应的正规方程组;通过求解正规方程组(线性代数方程组),得到回归系数(最小二乘估计),从而建立起曲线拟合的多项式。从水泵性能曲线图可看出其性能曲线 H-G、N-G 、η-G 近似于抛物线,故用三次回归曲线对测试数据进行消耗性能回归曲线方程如下:(1)(2)(3)式中:G--水泵流量, m3/h;H--水泵扬程,mH 2Oη--水泵效率,%N--水泵轴功率,kW 。对水泵的 G-H 特性曲线采用最小二乘法,按( 1)式拟合求得。回归系数 A1、A 2、A 3 和 H0 可按正规方程组(4)求得,其中 n≥4对水泵的 N-G 特性曲线,按(5)拟合求得。回归系数 B1、B2 、B3、B4 按正规方程组计算。(6)k=0,1,2,…,n;n≤5-7,m≥n+1而水泵的 G-η 曲线可按下式计算:(7)其它符号同前 [1][2]。由最小二乘原理可得三次回归曲线正规方程组,求解该方程组,即可确定上三个方程的系数,从而确定 H-G、η-G、N-G 回归曲线方程。为此笔者编出了确定水泵性能回归曲线方程的计算程序。三 应用研究 [3]前面介绍了用数值法求解的水泵性能拟合曲线方程,知道了该方程便可以很方便的知晓水泵的运行情况。如果再给定管路特性曲线方程,对它们联立求解,求出工作点,得到工作点的流量和扬程,从而可以与实际管路的总流量和总阻力进行比较,来分析系统水力工况,得出水泵的匹配情况,确定水力失调的解决办法。本文将给出实例加以全面分析。1 .系统概况已知某供暖系统,建筑面为 9 万 m2。概算热负荷为 5.2MW,整个系统总供水温度 95℃,回水温度 70℃,网路散热和漏损系数 K 取 1.05,流量附加系数 Φ 取 1.2。其供暖半径 L 为 500m,比摩阻 R 取 70Pa/m,局部阻力相对沿程损失的比例百分数取 a 为 0.3,热源内部阻力 Hr 取 10×104Pa,用户系统阻力 Hr 取 10×104Pa,裕量系数 K 值取 1.15。℃由上述条件求得该系统实际管路中 G 为 225.4m3/h,H 为 22.7mH2O;从而管路特性曲线方程为 H=S G2=4.4 G2Pa=4.48×104G2 mH2O。2 .系统工况分析(1)单台水泵运行的循环水泵为 2000RXL-24 型号水泵。此种水泵属于 RXL 系列,RXL 系列水泵由哈尔滨市第二水泵厂生产,具有大流量、低扬程、上功率、节能的特点,较适于作采暖循环水泵,在实际工程上用的比较多。本文拟采用该在提供的 RXL 系列水泵 200RXL-24 样机的实验数据 [4]。根据计算程序和实验数据求得顺归曲线方程:H=24.73+3.29×10 -2G-6.21×10-5G2-3.09×10-7G3又已知管路特性曲线方程:H=4.48×10 -4G2联立上两式可以求出水泵工作点,为此笔者编写了求解工作点的程序,便于求得流量和扬程。G=236.4m 3/h,H=25.00mH 2O同理可得:N=1.33×10 -1+1.87×10-1G-6.55×10-4G2+9.88×10-7G3η=1.83×10 -1 +7.79×10-1G-2.33×10-3G2+1.82×10-6G3于是求出当 G=236.38 m3/h 时,N=20.7KW, η=78.3%。由于实际管路中的 G 为 225.4 m3/h,H 为 22.7 mH2O,单台 200RXL-24 型号水泵工作点的流量和扬程均大于系统管路中的实际流量和扬程,因此满足该系统的要求。(2)两台水泵并联运行要想增大流量来满足系统需要,可采用水泵并联的形式。若水泵并联则有扬程相等流量相加,带入程序很容易求得两并联水泵并联的性能回归曲线方程:H=24.73+1.65×10 -2G-1
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