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真空罐引水（負(fù)壓罐）的選用及設(shè)置
時(shí)間：2018/8/7 來(lái)源：浙江揚(yáng)子江泵業(yè)有限公司
1引言
真空罐(又稱負(fù)壓罐、引水罐)是一種水泵吸水裝置, 可使水泵由抽吸式吸水變?yōu)樽怨嗍轿? 簡(jiǎn)單實(shí)用、安全可靠被廣泛采用。然而某些實(shí)際工程常中出現(xiàn)以下問(wèn)題：
(1) 罐體容積偏��；
(2) 忽略了水溫對(duì)水泵吸水的影響；
(3) 與補(bǔ)氣式氣壓罐聯(lián)用時(shí)的必要條件；
(4) 水泵選擇不合理(吸程偏小)。
上述問(wèn)題都能影響水泵正常運(yùn)行供水。 究其原因，不外乎設(shè)計(jì)不合理， 對(duì)其工作原理不甚清楚，僅憑大概選用, 或忽視了不同情況下的設(shè)置條件而致。
2真空罐工作原理
采用真空引水罐引水，就是在水池和泵之間的吸入管路上安裝一個(gè)密封的水罐（箱），在啟動(dòng)水泵之前，注滿真空罐（泵內(nèi)也注滿水）。
當(dāng)水泵啟動(dòng)之后，水泵會(huì)先抽取真空罐內(nèi)的水，真空罐內(nèi)的液位下降，管內(nèi)形成真空，壓力低于水池液面的大氣壓力，此時(shí)水就會(huì)沿著吸入管進(jìn)入真空罐。當(dāng)水泵的排液和吸入管路的進(jìn)液達(dá)到平衡，真空罐內(nèi)的液位也就不會(huì)再下降，達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)。泵也就達(dá)到了額定工作狀態(tài)，源源不斷地將水輸送出去(公眾號(hào):泵管家)。
水泵啟動(dòng)前，真空引水罐內(nèi)的水應(yīng)灌至真空引水罐能做到的大存水量，此時(shí)罐內(nèi)部由水+空氣兩部分構(gòu)成，液面上方的氣體容積為V1。罐內(nèi)外的壓力與大氣壓力Pa相同。
真空引水罐前面的管路內(nèi)空氣容積為Vs。
式中:V-真空罐容積(m3)；
V1-真空罐初次灌滿水時(shí)罐內(nèi)空氣容積 (m3)；
V2-罐內(nèi)空氣 壓力由Pa降到P1,兩水面間容積(m3)；
V3-保護(hù)容積(m3). 注:Pa為本地大氣壓。
根據(jù)波義耳定律得知：
Pa(Vs+V1)=P1(V1+V2)（式2）
管內(nèi)流速 v 可以根據(jù) v=Q/A 求出。
hs為真空引水罐前吸入管路部分的損失，可以估算也可以利用方程計(jì)算。
將式1、2、3聯(lián)立，得到新的方程就可以求解總?cè)莘eV了。在新的方程中，我們就剩下了V2、V3為未知量。
V1在確定真空引水罐結(jié)構(gòu)的時(shí)候可以初步確定。
V3為泵穩(wěn)定運(yùn)行后的安全小水量，在側(cè)開口接泵進(jìn)口管的情況可以按如下估算：
H3=d+0.2m
在底部開口的情況，需要確定低液位高度，并加裝預(yù)防漩渦產(chǎn)生的裝置。此時(shí)就初步計(jì)算出了V3值。
有了這些參數(shù)，即可初步確定V，然后再確定結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)方面，可以設(shè)定：
H罐高度/D=1.2～1.8
確認(rèn)了罐的大概高度和直徑，然后重新校核之前計(jì)算的V1、V3，反復(fù)一兩次，然后加大余量，就確定了真空引水罐。
4估算法
上述計(jì)算方法比較復(fù)雜，不適用于快速判定。由于真空引水罐的對(duì)小型泵組比較適合，因此采用估算也是可以的。
在大多數(shù)情況下，管路損失hs遠(yuǎn)小于吸水高度H，因此可以忽略該值。
這樣方程就成為了：
V=Vs×KV
KV取值4～6就能滿足要求。
5設(shè)置要點(diǎn)
(1) 帶底閥的真空罐引水裝置
在真空罐吸水管上設(shè)底閥時(shí)(公眾號(hào):泵管家)，其容積可減少很多，如果在水泵吸水管和真空罐排氣管之間再連接一條吸氣管，如圖二所示，不僅能減小罐容積，而且能保持水泵長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。吸氣管的作用是將由水中分離出來(lái)的氣體及時(shí)隨水流排走，不會(huì)積存于罐內(nèi)， 這樣可長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行(公眾號(hào):泵管家)。
(3) 選泵與水溫
真空罐引水裝置在選泵時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：一是正確計(jì)算水泵揚(yáng)程; 二是注意水溫。
真空罐能使水泵實(shí)現(xiàn)自灌式吸水，但這與水池或開式水箱的自灌式吸水條件不同，它是在 負(fù)壓條件下吸水，所以在確定水泵靜揚(yáng)程時(shí)應(yīng)從水池低設(shè)計(jì)水位算起，當(dāng)從真空罐水位算起時(shí)，要把罐內(nèi)的負(fù)壓值考慮進(jìn)去。
真空罐裝置用于循環(huán)冷卻水或某些水溫較高的工業(yè)廢水(如印染廢水)時(shí)，要特別注意水溫這個(gè)條件，以免水泵產(chǎn)生氣蝕。當(dāng)依照流量和揚(yáng)程選好水泵后，要根據(jù)實(shí)際水溫對(duì)水泵的允許吸上真空高度Hs進(jìn)行修正(Hs是標(biāo)準(zhǔn)狀況下水泵的允許吸上真空高度，修正公式略)，使修正后的Hs不得小于PK，否則會(huì)產(chǎn)生氣蝕，破壞水泵正常工作，這種情況在實(shí)際工程中也發(fā)生過(guò)。
6小結(jié)
真空罐引水裝置雖然簡(jiǎn)單，但在選泵及真空罐容積確定方面要進(jìn)行正確計(jì)算，同時(shí)要注意其它條件，如水溫、吸水高度，與氣壓供水設(shè)備聯(lián)合使用情況等。此外罐體必須密封，否則都會(huì)影響系統(tǒng)的正常供水。
真空罐(又稱負(fù)壓罐、引水罐)是一種水泵吸水裝置, 可使水泵由抽吸式吸水變?yōu)樽怨嗍轿? 簡(jiǎn)單實(shí)用、安全可靠被廣泛采用。然而某些實(shí)際工程常中出現(xiàn)以下問(wèn)題：
(1) 罐體容積偏��；
(2) 忽略了水溫對(duì)水泵吸水的影響；
(3) 與補(bǔ)氣式氣壓罐聯(lián)用時(shí)的必要條件；
(4) 水泵選擇不合理(吸程偏小)。
上述問(wèn)題都能影響水泵正常運(yùn)行供水。 究其原因，不外乎設(shè)計(jì)不合理， 對(duì)其工作原理不甚清楚，僅憑大概選用, 或忽視了不同情況下的設(shè)置條件而致。
2真空罐工作原理
采用真空引水罐引水，就是在水池和泵之間的吸入管路上安裝一個(gè)密封的水罐（箱），在啟動(dòng)水泵之前，注滿真空罐（泵內(nèi)也注滿水）。
當(dāng)水泵啟動(dòng)之后，水泵會(huì)先抽取真空罐內(nèi)的水，真空罐內(nèi)的液位下降，管內(nèi)形成真空，壓力低于水池液面的大氣壓力，此時(shí)水就會(huì)沿著吸入管進(jìn)入真空罐。當(dāng)水泵的排液和吸入管路的進(jìn)液達(dá)到平衡，真空罐內(nèi)的液位也就不會(huì)再下降，達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)。泵也就達(dá)到了額定工作狀態(tài)，源源不斷地將水輸送出去(公眾號(hào):泵管家)。
停泵后，排水管內(nèi)的水回流至真空罐內(nèi)，完成了啟泵前的灌水工作，從而不需要再次罐泵，做到無(wú)人看守。
水泵啟動(dòng)前，真空引水罐內(nèi)的水應(yīng)灌至真空引水罐能做到的大存水量，此時(shí)罐內(nèi)部由水+空氣兩部分構(gòu)成，液面上方的氣體容積為V1。罐內(nèi)外的壓力與大氣壓力Pa相同。
真空引水罐前面的管路內(nèi)空氣容積為Vs。
泵啟動(dòng)后，液面下降，達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行工作后，罐內(nèi)應(yīng)存有一定體積量V3的水，而氣體之外的罐內(nèi)空氣體積為V1+V2。罐內(nèi)部的壓力為P1，壓力小于外界大氣壓力Pa。
真空罐設(shè)計(jì)選用首先涉及到容積及相關(guān)尺寸的確定，如圖一所示，其容積由三部分組成：
式中:V-真空罐容積(m3)；
V1-真空罐初次灌滿水時(shí)罐內(nèi)空氣容積 (m3)；
V2-罐內(nèi)空氣 壓力由Pa降到P1,兩水面間容積(m3)；
V3-保護(hù)容積(m3). 注:Pa為本地大氣壓。
根據(jù)波義耳定律得知：
Pa(Vs+V1)=P1(V1+V2)（式2）
由伯努利方程得知：
管內(nèi)流速 v 可以根據(jù) v=Q/A 求出。
hs為真空引水罐前吸入管路部分的損失，可以估算也可以利用方程計(jì)算。
將式1、2、3聯(lián)立，得到新的方程就可以求解總?cè)莘eV了。在新的方程中，我們就剩下了V2、V3為未知量。
V1在確定真空引水罐結(jié)構(gòu)的時(shí)候可以初步確定。
V3為泵穩(wěn)定運(yùn)行后的安全小水量，在側(cè)開口接泵進(jìn)口管的情況可以按如下估算：
H3=d+0.2m
在底部開口的情況，需要確定低液位高度，并加裝預(yù)防漩渦產(chǎn)生的裝置。此時(shí)就初步計(jì)算出了V3值。
有了這些參數(shù)，即可初步確定V，然后再確定結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)方面，可以設(shè)定：
H罐高度/D=1.2～1.8
確認(rèn)了罐的大概高度和直徑，然后重新校核之前計(jì)算的V1、V3，反復(fù)一兩次，然后加大余量，就確定了真空引水罐。
4估算法
上述計(jì)算方法比較復(fù)雜，不適用于快速判定。由于真空引水罐的對(duì)小型泵組比較適合，因此采用估算也是可以的。
公式：
式中：
在大多數(shù)情況下，管路損失hs遠(yuǎn)小于吸水高度H，因此可以忽略該值。
這樣方程就成為了：
V=Vs×KV
KV取值4～6就能滿足要求。
5設(shè)置要點(diǎn)
(1) 帶底閥的真空罐引水裝置
在真空罐吸水管上設(shè)底閥時(shí)(公眾號(hào):泵管家)，其容積可減少很多，如果在水泵吸水管和真空罐排氣管之間再連接一條吸氣管，如圖二所示，不僅能減小罐容積，而且能保持水泵長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。吸氣管的作用是將由水中分離出來(lái)的氣體及時(shí)隨水流排走，不會(huì)積存于罐內(nèi)， 這樣可長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行(公眾號(hào):泵管家)。
(2) 真空罐與氣壓罐組合給水系統(tǒng)
(3) 選泵與水溫
真空罐引水裝置在選泵時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：一是正確計(jì)算水泵揚(yáng)程; 二是注意水溫。
真空罐能使水泵實(shí)現(xiàn)自灌式吸水，但這與水池或開式水箱的自灌式吸水條件不同，它是在 負(fù)壓條件下吸水，所以在確定水泵靜揚(yáng)程時(shí)應(yīng)從水池低設(shè)計(jì)水位算起，當(dāng)從真空罐水位算起時(shí)，要把罐內(nèi)的負(fù)壓值考慮進(jìn)去。
真空罐裝置用于循環(huán)冷卻水或某些水溫較高的工業(yè)廢水(如印染廢水)時(shí)，要特別注意水溫這個(gè)條件，以免水泵產(chǎn)生氣蝕。當(dāng)依照流量和揚(yáng)程選好水泵后，要根據(jù)實(shí)際水溫對(duì)水泵的允許吸上真空高度Hs進(jìn)行修正(Hs是標(biāo)準(zhǔn)狀況下水泵的允許吸上真空高度，修正公式略)，使修正后的Hs不得小于PK，否則會(huì)產(chǎn)生氣蝕，破壞水泵正常工作，這種情況在實(shí)際工程中也發(fā)生過(guò)。
6小結(jié)
真空罐引水裝置雖然簡(jiǎn)單，但在選泵及真空罐容積確定方面要進(jìn)行正確計(jì)算，同時(shí)要注意其它條件，如水溫、吸水高度，與氣壓供水設(shè)備聯(lián)合使用情況等。此外罐體必須密封，否則都會(huì)影響系統(tǒng)的正常供水。
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