类比教学法在离心泵串并联特性分析中的应用

张兴凯

摘 要 将类比教学法应用于油气储运专业《泵和压缩机》课程的教学中，将新知识-离心泵的串并联问题与学生们比较熟悉的电路串并联问题进行相类比，将离心泵类比为电路中的电源（包括电动势和内阻），流量类比为电流，扬程类比为电源的输出电压，而管路流动损失则可以类比为线路电阻的能耗损失。通过分析电路串并联的特性，类比得出离心泵的串并联时的装置特性，加深了学生们对新知识的理解和掌握，取得了较良好的教学效果。

关键词 离心泵 泵的串并联 特性分析 类比教学法

中图分类号：G642文献标识码：A

0引言

《泵和压缩机》是油气储运专业一门重要的专业课，也是其他后续专业课程，开展对《泵和压缩机》教学方法研究，使得学生能够更加深刻理解泵和压缩机的工作原理，选型、调节和维护方法和技能，是非常必要的。

在教学过程中，有一节重要内容就是关于离心泵的串、并联工作的装置特性。该部分内容着重讲解串并联后总性能曲线的确定，串并联时每台泵的工况以及总的扬程和输送流量的变化等。在教学过程中同学们普遍反映对流量的变化特性能够较好的理解，但对于学生来水泵的扬程是一个新的概念，对其在串并联过程中的变化理解不够深刻。针对此，笔者经过认真的研究，总结出一种将泵的串并联与电路的串并联相类比的教学方法，用分析已熟知的电路问题来理解泵的串并联问题，以帮助理解。

1类比方法

经过笔者的分析，将离心泵吸收液体的吸液罐和排放液体的储液罐分别类比为电路中正极和负极，将工作在两者之间的离心泵类比为电路中的电源（包括电动势和内阻），流量类比为电流，扬程的概念类比为电源的输出电压，而管路流动损失则可以类比为线路电阻的能耗损失。这样分析起离心泵的串并联特性就更加的直观和方便。

1.1泵的并联工作

泵并联时与电路的类比关系示意图如图1所示，设并联的两个电源的电动势和内阻分别为，和，，线路电阻为R0。

两个电源并联后，总的电动势与这两个电源的电动势及其内阻有关，假设E2>E1，这时两个电源组成一个等效电源，在无外电路的情况下，等效电源内部的电流是：

等效电源的电动势等于此时任一个实际电源两端的电压，即等效电源的电动势为：

两个电源并联后总的电流和输出电压为：

单电源工作时（另外一电源断开）的电流和电压可分别表示为：

所以不同性能泵并联时，两泵的扬程相等，并等于并联后的工作扬程，并联后的流量为泵1和泵2流量之和;并联后扬程比泵单独工作时高，而流量小于两泵单独在管路上工作时的流量之和。

1.2泵的串联工作

泵串联时与电路的类比关系示意图如圖2所示。如图所示，两电源串联时电动势为两电源电动势之和，即。电源串联后的电流和总的输出电压可以表示为：

单电源工作时的电流和电压可分别表示为：

从以上的类比分析可以得知，当离心泵串联时，泵1的流量等于泵2的流量，也等于串联后的总的流量;串联后总扬程低于两泵单独工作时扬程的和，而流量却大于单泵工作时的流量。

2结论

将学生们熟悉的电路知识与新学习的泵的串并联知识相类比，通过将物理量一一对应，把复杂的问题简单化，能够加深学生们对新知识的理解。调查表明，在采用“类比教学法” 前后，学生们对所学的泵的串并联知识的理解程度有了很大进步，教学效果良好。

参考文献

[1] 姬忠礼，邓志安，赵会军.泵和压缩机[M].石油工业出版社，2015.

[2] 钱锡俊，陈弘.泵和压缩机（第二版）[M].中国石油大学出版社，2007.