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    微型脈沖泵的實驗與分析

    字體:      發布時間:2019-05-06     關閉本頁

    脈沖泵是一種非常實用的提水技術,它對水資源的要求比較低,在小落差、小流量的溪流,渠道中也實用,其維護、運行管理都是很簡單的,不需要專門的培訓,我國山川河流、灌溉渠道蘊藏著豐富的小水利資源。脈沖泵示范應用結果也表明,它可以在山區和半山區發揮獨特的作用,是一種開發利用水泵與節約常規能源的有效提水具,在我國有廣泛的推廣前景,它可以切實解決農戶自來水提水及通過提蓄結合來滿足旱地或水田的灌溉需要。但是由于該泵安裝費用較高,往往進水管的費用就超過一臺泵的價格,因而阻礙了它的推廣。為此。我們隊水泵進行水管長度的合理性進行了實驗研究,提水進水管長度可根據揚程適當的調整改進方案,從而提高脈沖泵的實用性和經濟性。
    一、基本原理、性能與結構
    1.基本原理
    脈沖泵的工作原理是利用水錘效應、即由于水在管內流動突然受到阻力后,產生比正常壓力高10倍以上的瞬間水泵壓力而實現提水。沿著進水管進入工作室的水。開始通過泄水閥留到外面,而泄水閥因水的壓力被逐漸太高致關閉。這時,由于工作室內水的流動突然停止,結果就產生了壓力急劇升高的水錘現象。此刻,壓力閥打開,有一部分水從工作室被壓如空氣室。從而進入出水管。接著誰水泵壓力迅速下降,壓力閥關閉。此外,在水錘現象發生的同時,還產生一個水泵壓力波,其方向是對著進水管口的,因而進水管內的水來不及前來補充工作室的空隙,在工作室內形成局部的真空狀態,泄水閥在打起亞和自重的作用下重新開啟。
    2.結構與性能
    脈沖泵的結構如圖所示,主要由泄水閥B、壓力閥E 工作室F及空氣室C四大部分組成。要使脈沖泵工作,必須有進、出水管、進水池等,以構成一個脈沖泵提水系統。
    2.1 泄水閥
    泄水閥是脈沖泵的主要工作部件。水錘現象是有太陽泄水閥突然關閉引起的,某些泵的泄水閥還有供氣的作用。
    2.2  壓力閥和空氣室
    壓力閥大多數呈盤形結構、有的用橡膠緩沖,有的用彈簧緩沖??諝馐抑饕鸬骄彌_作用,也起到儲藏和傳遞能量的作用,防止在出水管內產生水錘并減少提水水流的波動性。
    2.3進、出水管
    進水管是泵的主要工作部件,其長度、直徑直接影響水錘力量的大小及提水量的多少。進水管由于要承受較大的水錘壓力,故一般使用價格昂貴的無縫光管,因而水泵的經濟性受到一定的影響。出水管只承受養成高的水壓,無論鋼管、鐵柱管、橡膠管或塑料管都可以使用。脈沖泵的提水量取決于揚程、進水量、進、出水管直徑、效率等參數。脈沖泵的效率一般分為裝置效率與自身效率。裝置效率是指客服管道的沿程阻力及局部阻力損失后所發生的效率。其計算公式為:
     
    式中:W是提水量;Q是進水管的水流量;H是揚程;H1是出水管沿程阻力損失h是水落差;h2是出水管局部阻力損失。 
       在計算實際提水量時,一般可采用下式;
     
    從(2)式分析得知:在水落差、揚程不變的情況下,水流量越大,提水量亦越大。進水量可以通過縮短進水管,,增加進水管的傾斜角度來改變,即傾角越大或進水管越短,提水量越大。
     
    從(2)、(3)式可知,在水落差不變的情況下,傾角越大或進水管越短,提水量越大;而提水量越大,則所能達到的揚程就越低。即水錘力量減小。反之,傾角越小或進水管越長,提水量越??;則所能達到的揚程就越高,及水錘力量增強。例如,我們在實驗中保持1m水落差不變,分別采用4m、6m、8m的進水管。實驗結果為:揚程6米時,提水量分別為710.28kg/h、622.5kg/h、656.4kg/h 揚程10m時,提水量分別是152.58kg/h、531.48/h、 396.6kg/h.由此得出:對于該種類型的脈沖泵,水落差與進水管長度之比應采用1:4-6位好;低揚程(小于7.0m)時,可采用1:4;高揚程(大于7.0)時,采用1:6.
    二、脈沖泵的應用實驗
    1.實驗方法和結果
     實驗泵是由德國不來梅海外研究與發展協會提供的一種微型小錘泵。該泵的進水管直徑為1.5英寸,出水管為4分管。實驗結果如圖所示,水落差保持1m,進水管長度分別為4m、6m、8m.
     
     
    2.結果與討論 
    2.1從圖中可知:脈沖泵的提水量隨揚程的增加而降低。進水管長度與落差之比應采用4~6:1為好。在揚程要求不高時(即對于該種泵為小于7.0m)可采用4m長的進水管;在揚程要求較高時(即對于該種水泵大于7.0m),可采用6m長的進水管。
    2.2由于進水管的長度可根據揚程要求做適當的調整,避免了進水管長度與水落差之比一成不變的缺點(一般固定為8:1),因而降低了安裝使用成本,提高了經濟性。
    2.3 由于工作條件所限,我們只對一種泵進行了幾個工況的實驗。因而,實驗結果是否合適其他類型的脈沖泵,還有待進一步實驗。

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