[发明专利]用于确定泵扬程的计算机辅助设计系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机辅助设计技术领域，具体而言，涉及一种用以确定泵的扬程的计算机辅助设计系统和方法。

背景技术

目前，泵是工业生产特别是化工生产中常用的一种设备，例如在诸如造纸厂生产车间等的生产系统中，通常会存在大量用以运送流体物料的管网，而在管网中输送物料的动力设备主要就是泵。实际应用中，存在着各种类型和型号的泵，因此，在对上述管网系统进行设计时就需要根据实际要求对泵进行选择。

在泵的各种参数中，扬程是一个主要的性能参数，并且也是进行泵选择的一个重要依据。所谓扬程，是指泵对单位重量(1N)的液体所能提供的有效能量。通常，管网系统的安装和操作条件决定了其所适合的泵扬程数值。

实际应用中，常采用这样的方式确定泵的扬程以便进行泵的选择：首先，由设计人员绘制出工艺流程草图、平面及立体布置图，并确定管道的长度、内径、管件型式、数量以及材质；而后，综合考虑液体的流速、粘度、密度、位能以及管件的阻力等各类参数，根据流体力学原理计算流体所需要提供的机械能，并由此通过复杂和大量的计算而确定泵的扬程；最后，基于计算所得到的扬程即可进行泵的选择。

尽管目前大都采用上述方式确定泵的扬程并藉此进行泵的选择，但是在实际应用中这种方式不可避免地存在下述不足：

其一，准确性较低。由于确定泵扬程的整个设计过程涉及到的相关因素较多、计算步骤多并且计算量大，需要设计者花费大量的时间和精力进行频繁的查图表、手工计算和绘图。而依靠人工完成大量计算、查图表和绘图等工作，极易出现差错，这将使得藉此获得的泵扬程等设计参数不准确，并造成下述不利后果：即，若扬程设计得偏小，将难以满足实际生产的需要，从而影响生产；若扬程设计得偏大，则导致设备能力浪费，并可能造成能源浪费。

其二，效率较低。在实际设计过程中，设计工作存在大量的重复性内容，如查找图表、计算、绘图等。因此，如果每一次设计都由人工来完成这些重复性的工作，不仅会耗费大量的人力，导致工作效率低下，而且还使得设计周期较长。当时，

其三，可扩展性差、灵活性低。由于泵扬程设计过程涉及到的因素较多，并且计算繁杂、数据量庞大，因此在实际应用中，如果对原有的管网系统和/或泵进行一些改动，则仍需要由设计人员人工进行前述繁杂的数据计算，而不能方便地进行改动和扩展，因此前述方法灵活性较低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种用于确定泵扬程的计算机辅助设计系统和方法，其具有设计准确性高、设计周期短、工作效率高等特点，并且还易于扩展。

为此，本发明提供一种用于确定泵扬程的计算机辅助设计系统。该系统包括下述模块：数据输入/检验模块、元件当量长度系数库管理模块、管子粗糙度管理模块、控制及计算模块、数据输出模块和数据存储模块。其中，所述数据输入/检验模块用于接收有关设备的输入数据，并对所述输入数据的合法性进行检查；所述元件当量长度系数库管理模块用于提供对元件的当量长度系数进行选择、编辑和存储的功能，以适应不同的工程需要；所述管子粗糙度管理模块用于提供对不同材质管子的粗糙度进行选择、编辑和存储的功能，以适应不同的工程需要，所述管子粗糙度用于计算管子阻力损耗；所述控制及计算模块用于从所述数据输入/检验模块、元件当量长度系数库管理模块以及管子粗糙度管理模块获取数据，实施主体计算和控制功能，并将计算结果输送到数据输出模块和/或封装输送到数据存储模块；所述数据输出模块用于输出计算结果和有关参数；以及所述数据存储模块用于存储计算结果和有关参数。

其中，所述输入数据包括：流体流量、密度、粘度技术参数值；管道内径、长度技术参数值；排出高度、吸入高度、目的操作压力和源操作压力技术参数值。

其中，所述元件包括弯头、三通和阀门。

其中，所述控制及计算模块执行下述计算：即，雷诺数计算、摩擦系数计算、管子摩擦计算、元件摩擦计算、总压差计算和扬程计算。

此外，本发明还提供一种用于确定泵扬程的计算机辅助设计方法，具体包括下述步骤：1)借助于计算机界面输入初始数据，并完成对数据的合法性检查；2)从预存的元件图形列表中选取管网所需的元件种类及数量，并确定所述元件的当量长度；3)从预存的管子粗糙度表中选择管子介质，并确定管子的粗糙度；4)由计算机通过大量的计算来确定泵的扬程，并将计算结果以及关键参考值输出并存储。

其中，在所述步骤1)中，输入的初始数据包括流体流量、密度、粘度技术参数值；管道内径、长度技术参数值；排出高度、吸入高度、目的操作压力、源操作压力技术参数值。