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水泵揚(yáng)程與流量之間的關(guān)系
很多新手認(rèn)為抽水揚(yáng)程越低,電機(jī)負(fù)荷越小。在這種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)的誤導(dǎo)下,選購(gòu)水泵時(shí),常將水泵的揚(yáng)程選得很高。其實(shí)對(duì)于離心式水泵而言,當(dāng)水泵型號(hào)確定后,其消耗功率的大小是與水泵的實(shí)際流量成正比的。而水泵的流量會(huì)隨揚(yáng)程的增加而減小,因而揚(yáng)程越高,流量越小,消耗功率也就越小。反之,揚(yáng)程越低,流量越大,消耗的功率也就越大。
因此,為了防止電機(jī)過載,一般要求水泵的實(shí)際抽水使用揚(yáng)程不得低于標(biāo)定揚(yáng)程的60%。所以當(dāng)高揚(yáng)程用于過低揚(yáng)程抽水時(shí),電機(jī)容易過載而發(fā)熱,嚴(yán)重時(shí)可燒毀電機(jī)。若應(yīng)急使用,則必須在出水管上裝一個(gè)用于調(diào)節(jié)出水量的閘閥(或用木頭等物堵小出水口),以減小流量,防止電機(jī)過載。注意電機(jī)溫升,若發(fā)現(xiàn)電機(jī)過熱,應(yīng)及時(shí)關(guān)小出水口流量或關(guān)機(jī)。這一點(diǎn)也容易產(chǎn)生誤解,有些機(jī)手認(rèn)為堵塞出水口,強(qiáng)制減少流量,會(huì)增加電機(jī)負(fù)荷。其實(shí)正好相反,正規(guī)的大功率離心泵排灌機(jī)組的出水管上都裝有閘閥,為了減小機(jī)組啟動(dòng)時(shí)的電機(jī)負(fù)荷,應(yīng)先關(guān)閉閘閥,待電機(jī)啟動(dòng)后再逐漸開啟閘閥就是這個(gè)道理。
水泵揚(yáng)程與進(jìn)出口壓力之間的關(guān)系
在實(shí)際工程預(yù)算中,水泵揚(yáng)程≈從水泵出口到目的地的垂直距離, (這是幼兒園級(jí)別的了解),在實(shí)際工程中,不能簡(jiǎn)單的按上述的去估算,否則你會(huì)發(fā)現(xiàn)水泵流量不足或水泵抽不出水來。這是為什么呢?
對(duì)高壓泵,有時(shí)也近似地采用泵出口和進(jìn)口的壓力差(p2一P1)表示揚(yáng)程的大小,此時(shí),揚(yáng)程H可表示為:
式中 P1——泵的出口壓力,Pa;
P2一泵的進(jìn)口壓力,Pa (假設(shè)為0);
p——液體密度,kg/m3;
g——重力加速度,m/S2。
水泵在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中不是直上直下的,它會(huì)走彎頭,走三通,走水平距離,這些都是損耗,那么我們就需要進(jìn)一步相對(duì)精準(zhǔn)的來估計(jì)水泵揚(yáng)程。
預(yù)估,預(yù)估,預(yù)估
1個(gè)彎頭≈0.5米水泵揚(yáng)程的損耗
10米水平距離≈1米水泵揚(yáng)程的損耗
以上圖為例,假設(shè)A~B有距離為10米,B~C的距離為20米,C~D的距離為10米,那么按圖1中水泵的安裝位置,需要的水泵揚(yáng)程為
1+0.5+20+0.5+1=23米【10米水平距AB+B點(diǎn)彎頭損耗+BC垂直距離+C點(diǎn)彎頭損耗+CD10米的水平距離】
如果你明白上邊的水泵揚(yáng)程計(jì)算公式,恭喜你,你小學(xué)畢業(yè)了。
但必須說明:它僅僅與泵本身性能有關(guān),而與進(jìn)、出口管路無關(guān)。揚(yáng)程的單位為N·m或m液柱高度。
水通過輸水管路和管路附件時(shí)會(huì)受到磨擦阻力,損失一部分揚(yáng)程(稱為損失揚(yáng)程)。因此,水泵的總揚(yáng)程等于實(shí)際揚(yáng)程與損失揚(yáng)程之和。而水泵銘牌上所注明的揚(yáng)程是指水泵的總揚(yáng)程。
因此,我們?cè)跍y(cè)出實(shí)際揚(yáng)程后去購(gòu)買水泵時(shí),要在總揚(yáng)程(即銘牌上的揚(yáng)程)中考慮到損失揚(yáng)程。損失揚(yáng)程應(yīng)根據(jù)管路長(zhǎng)短、底閥等附件的情況,一般其值為實(shí)際揚(yáng)程10%-20%,即:水泵總揚(yáng)程(銘牌上的揚(yáng)程)=實(shí)際揚(yáng)程+損失揚(yáng)程(10%-20%的實(shí)際揚(yáng)程),方便選擇。也可以用相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算管路損失計(jì)算。會(huì)用局部和沿程損失計(jì)算揚(yáng)程, 恭喜您, 中學(xué)水平了.
泵進(jìn)出口壓力和揚(yáng)程的完整計(jì)算公式, 看不懂的可以忽略, 搞懂了,就大學(xué)畢業(yè)了:
水泵流量與流速之間的關(guān)系
流量(Q):流體在一定時(shí)間內(nèi)通過某一橫斷面的容積或重量稱為流量。用容積表示流量單位是L/s或m3/ h ;用重量表示流量單位是kg/s或t/h。
流速(V):流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí),在一定時(shí)間內(nèi)所流過的距離為流速,流速一般指流體的平均流速,單位為 m/s。
流量與管道斷面及流速成正比,三者之間關(guān)系:
Q=SV
其中 Q — 流量(m3/ h );
S — 截面面積(m2);
V — 流體平均速度(m / s)。
或?qū)拆分后,變成:
Q =(π D2)/ 4 * v *3600 (m3/ h )
式中 Q — 流量(m3/ h);
D — 管道內(nèi)徑(m);
V — 流體平均速度(m / s)。
根據(jù)上式,當(dāng)流速一定時(shí),其流量與管徑的平方成正比,在施工中遇到管徑替代時(shí),應(yīng)進(jìn)行計(jì)算后方可代用。例如二根DN50的管并不能取代一根DN100管,從公式得知DN100的管道流量是DN50管道流量的4倍,因此必須用4根DN50的管才能代用1根DN100的管,如此類推。
管道的流速是任意設(shè)定的嗎?不是。從流體力學(xué)可知當(dāng)管內(nèi)介質(zhì)流速越大則阻力越大。當(dāng)流速越小時(shí),雖然流動(dòng)阻力小了,對(duì)于同樣的流量所需要的管徑卻大了,造成設(shè)備成本的升高。于是人們考慮到這兩條因素取了一個(gè)合理的流速稱為經(jīng)濟(jì)流速,人們根據(jù)流量選擇管徑就是依靠經(jīng)濟(jì)流速計(jì)算得出的。
介質(zhì)為水時(shí)的常用經(jīng)濟(jì)流速:
(1)離心泵吸水管(管徑小于250mm) :1至2m/S
(2)離心泵吸水管(管徑大于250mm):1.5至2.5m/S
(3)水廠或泵站出水(管徑小于250mm):1.5至2m/S
(4)水廠或泵站出水(管徑250~1600mm):2至2.5m/S
(5)水廠或泵站出水(管徑大于1600mm):2至3m/S
(6)輸(給)水管道(管徑100~500mm):0.6至1.4m/S
(7)輸(給)水管道(管徑600~1000mm):1.5至2m/S
(8)輸(給)水管道(管徑1200~2000mm):2至2.5m/S
(9)配水支管:0.6至1.2m/S
(10)低壓管道和排水管: 0.1至1m/S
管內(nèi)壓力與流量之間的關(guān)系
如果已知管道直徑D,管道內(nèi)壓力P,能算出流量嗎?
答案是: 還不能求管道中流體的流速和流量。你設(shè)想管道末端有一閥門,當(dāng)關(guān)閉時(shí),管內(nèi)有壓力P,可管內(nèi)流量為零。
所以:管內(nèi)流量不是由管內(nèi)壓力決定,而是由管內(nèi)沿途壓力下降坡度決定的。所以一定要說明管道的長(zhǎng)度和管道兩端的壓力差是多少才能求管道的流速和流量。
如果從定性分析角度看,管道中壓力與流量的關(guān)系是正比例關(guān)系,即壓力越大,流量也越大(公眾號(hào):泵管家)。流量等于流速乘于斷面。對(duì)管道的任何一斷面,壓力只來自一端,也就是說壓力的方向是單向的,在壓力方向出口處被封閉時(shí)(閥門關(guān)閉),管內(nèi)流體處于禁止?fàn)顟B(tài)。一但出口打開,其流速起決于管道中壓力。
要定量分析,可以通過水力模型實(shí)驗(yàn),安裝壓力計(jì)、流量計(jì)或測(cè)量流過容量。對(duì)于有壓管流,也可以通過計(jì)算得到, 計(jì)算步驟如下:
1、計(jì)算管道的比阻S,如果是舊鑄鐵管或舊鋼管,可用舍維列夫公式計(jì)算管道比阻s=0.001736/d^5.3 或用s=10.3n2/d^5.33計(jì)算,或查有關(guān)表格;
2、確定管道兩端的作用水頭差H=P/(ρg),如果有水平落差h(指管道起端比末端高出h),則H=P/(ρg)+h
式中:H:以m為單位;
P:為管道兩端的壓強(qiáng)差(不是某一斷面的壓強(qiáng)),P以Pa為單位;
3、計(jì)算流量Q:Q = (H/sL)^(1/2)
4、流速V=4Q/(3.1416 * d^2)
式中: Q —— 流量,以m^3/s為單位;
H —— 管道起端與末端的水頭差,以m為單位;
L —— 管道起端至末端的長(zhǎng)度,以 m為單位。