基于揚程分析的水泵外部因素節能探討?

高紅斌，盧改林，劉明福，喬明月，梁艷潔

（山西大學 工程學院，山西 太原 030013）

0 引言

高效節能是能量消耗產品設計和使用單位追求的目標，作為動力機械的水泵更應該盡量實現高效節能。揚程是指單位重量的液體獲得的能量，在水泵－管路系統中又有幾種不同具體意義的揚程。本文將通過分析與水泵有關的幾種揚程來探討水泵高效和節能運行的外在因素。

1 輸送液體時需要的揚程

如圖1 所示，目的是把水池A中的液體通過管道輸送到比其高ΔZ的水塔B中，此時單位重量液體所需要的能量HN（headwater need）可以通過黏性流體的能量方程計算：

其中：ΔZ為被輸送液體液面的高度差，m；hw為單位重量液體的體積流量，m；qV為通過管道中液體的體積流量，m3／s；K為綜合阻力系數，s2／m5。

綜合阻力系數由式（2）計算：

其中：λ為管道的沿程阻力系數；l為管道的長度，m；d為管道的直徑，m；ξ為管道的局部阻力系數。

對于已經固定安裝好的管道，其長度l、直徑d、局部阻力系數ξ都是固定不變的，只有個別黏性很大的液體在流速很小時才會處于層流狀態，即大部分管道中流體流動時沿程阻力系數λ也不變［1］，因此K值為常數。將式（1）繪制于坐標系中可以得到如圖2 所示的管路性能曲線，其中HN1，HN2分別表示不同的綜合阻力系數K下的曲線，KⅠ＞KⅡ。可見管道的阻力越大，輸送相同流量的液體時單位重量液體所需的能量HN就越多，即管道阻力越大耗能越多。同時由式（1）可知管道中輸送液體的流量越大單位重量液體需要的揚程即輸送液體時需要的揚程也越大。……