類比教學(xué)法在離心泵串并聯(lián)特性分析中的應(yīng)用

張興凱

摘 要 將類比教學(xué)法應(yīng)用于油氣儲運專業(yè)《泵和壓縮機(jī)》課程的教學(xué)中，將新知識-離心泵的串并聯(lián)問題與學(xué)生們比較熟悉的電路串并聯(lián)問題進(jìn)行相類比，將離心泵類比為電路中的電源（包括電動勢和內(nèi)阻），流量類比為電流，揚程類比為電源的輸出電壓，而管路流動損失則可以類比為線路電阻的能耗損失。通過分析電路串并聯(lián)的特性，類比得出離心泵的串并聯(lián)時的裝置特性，加深了學(xué)生們對新知識的理解和掌握，取得了較良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 離心泵 泵的串并聯(lián) 特性分析 類比教學(xué)法

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

《泵和壓縮機(jī)》是油氣儲運專業(yè)一門重要的專業(yè)課，也是其他后續(xù)專業(yè)課程，開展對《泵和壓縮機(jī)》教學(xué)方法研究，使得學(xué)生能夠更加深刻理解泵和壓縮機(jī)的工作原理，選型、調(diào)節(jié)和維護(hù)方法和技能，是非常必要的。

在教學(xué)過程中，有一節(jié)重要內(nèi)容就是關(guān)于離心泵的串、并聯(lián)工作的裝置特性。該部分內(nèi)容著重講解串并聯(lián)后總性能曲線的確定，串并聯(lián)時每臺泵的工況以及總的揚程和輸送流量的變化等。在教學(xué)過程中同學(xué)們普遍反映對流量的變化特性能夠較好的理解，但對于學(xué)生來水泵的揚程是一個新的概念，對其在串并聯(lián)過程中的變化理解不夠深刻。針對此，筆者經(jīng)過認(rèn)真的研究，總結(jié)出一種將泵的串并聯(lián)與電路的串并聯(lián)相類比的教學(xué)方法，用分析已熟知的電路問題來理解泵的串并聯(lián)問題，以幫助理解。

1類比方法

經(jīng)過筆者的分析，將離心泵吸收液體的吸液罐和排放液體的儲液罐分別類比為電路中正極和負(fù)極，將工作在兩者之間的離心泵類比為電路中的電源（包括電動勢和內(nèi)阻），流量類比為電流，揚程的概念類比為電源的輸出電壓，而管路流動損失則可以類比為線路電阻的能耗損失。這樣分析起離心泵的串并聯(lián)特性就更加的直觀和方便。

1.1泵的并聯(lián)工作

泵并聯(lián)時與電路的類比關(guān)系示意圖如圖1所示，設(shè)并聯(lián)的兩個電源的電動勢和內(nèi)阻分別為，和，，線路電阻為R0。

兩個電源并聯(lián)后，總的電動勢與這兩個電源的電動勢及其內(nèi)阻有關(guān)，假設(shè)E2>E1，這時兩個電源組成一個等效電源，在無外電路的情況下，等效電源內(nèi)部的電流是：

等效電源的電動勢等于此時任一個實際電源兩端的電壓，即等效電源的電動勢為：

兩個電源并聯(lián)后總的電流和輸出電壓為：

單電源工作時（另外一電源斷開）的電流和電壓可分別表示為：

所以不同性能泵并聯(lián)時，兩泵的揚程相等，并等于并聯(lián)后的工作揚程，并聯(lián)后的流量為泵1和泵2流量之和;并聯(lián)后揚程比泵單獨工作時高，而流量小于兩泵單獨在管路上工作時的流量之和。

1.2泵的串聯(lián)工作

泵串聯(lián)時與電路的類比關(guān)系示意圖如圖2所示。如圖所示，兩電源串聯(lián)時電動勢為兩電源電動勢之和，即。電源串聯(lián)后的電流和總的輸出電壓可以表示為：

單電源工作時的電流和電壓可分別表示為：

從以上的類比分析可以得知，當(dāng)離心泵串聯(lián)時，泵1的流量等于泵2的流量，也等于串聯(lián)后的總的流量;串聯(lián)后總揚程低于兩泵單獨工作時揚程的和，而流量卻大于單泵工作時的流量。

2結(jié)論

將學(xué)生們熟悉的電路知識與新學(xué)習(xí)的泵的串并聯(lián)知識相類比，通過將物理量一一對應(yīng)，把復(fù)雜的問題簡單化，能夠加深學(xué)生們對新知識的理解。調(diào)查表明，在采用“類比教學(xué)法” 前后，學(xué)生們對所學(xué)的泵的串并聯(lián)知識的理解程度有了很大進(jìn)步，教學(xué)效果良好。

參考文獻(xiàn)

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