水泵的揚程和壓力都是水泵的重要性能參數,壓力跟揚程之間存在著(zhù)千絲萬(wàn)縷的關(guān)系,正確處理好這兩者的關(guān)系能夠幫助我們更好的使用水泵。
一、壓力的概念:
(1)定義
①垂直作用于物體單位面積上的力叫做壓力。
②物體的單位面積上受到的壓力的大小叫做壓強。
(2)單位
在國際單位制中,壓強的單位是帕斯卡,簡(jiǎn)稱(chēng)帕,即牛頓/平方米。壓強的常用單位有千帕、標準大氣壓、托、千克力/厘米2、毫米水銀柱等等。(之所以叫帕斯卡是為了紀念法國科學(xué)家帕斯卡)
(3)公式:p=F/S
p表示壓強,單位帕斯卡(簡(jiǎn)稱(chēng)帕,符號Pa)F表示壓力,單位牛頓(N)S表示受力面積,單位平方米
(4)說(shuō)明
①不少學(xué)科常常把壓強叫做壓力,同時(shí)把壓力叫做總壓力。這時(shí)的壓力不表示力,而是表示垂直作用于物體單位面積上的力。所以不再考慮力的矢量性和接觸面的矢量性,而將壓力作為一個(gè)標量來(lái)處理。在中學(xué)物理中,為避免作用力和單位面積作用力的混淆,一般不用壓力來(lái)表示壓強。水的密度1000kg/m3.而且隨溫度變化略有變化。4攝氏度時(shí)為水密度的最大值。
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二、揚程的定義:
單位重量液體通過(guò)泵所獲得的能量叫揚程,也指水泵能夠揚水的高度,就是水從泵體往上幾十米高還能有一定的流量,這個(gè)高度叫做揚程通常用H表示,單位是m。泵的揚程大小取決于泵的結構(如葉輪直徑的大小,葉片的彎曲情況等、轉速)。目前對泵的壓頭尚不能從理論上作出精確的計算,一般用實(shí)驗方法測定,各個(gè)廠(chǎng)家的各個(gè)型號的泵,都會(huì )標明揚程
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從泵體往下叫做吸程,泵的揚程包括吸程在內,近似為泵出口和入口壓力差。泵的壓力用P表示,單位為Mpa(兆帕)。
單位時(shí)間內將一定容量的介質(zhì)輸送提升的垂直高度。水泵功率一定時(shí),揚程與流量成反比關(guān)系。即流量小,揚程大;流量大,揚程小。
離心泵的揚程以葉輪中心線(xiàn)為基準,分由兩部分組成。從水泵葉輪中心線(xiàn)至水源水面的垂直高度,即水泵能把水吸上來(lái)的高度,叫做吸水揚程,簡(jiǎn)稱(chēng)吸程;從水泵葉輪中心線(xiàn)至出水池水面的垂直高度,即水泵能把水壓上去的高度,叫做壓水揚程,簡(jiǎn)稱(chēng)壓程?! ?/span>
?即 水泵揚程= 吸水揚程 + 壓水揚程 應當指出,銘牌上標示的揚程是指水泵本身所能產(chǎn)生的揚程,它不含管道水流受摩擦阻力而引起的損失揚程。在選用水泵時(shí),注意不可忽略。否則,將會(huì )抽不上水來(lái)。
水泵的揚程,最高和最低都不好說(shuō),取決于你把流體輸送到多高和多遠的位置。如果水泵的流量工作在額定狀態(tài),那么揚程也是額定值,假如水泵流量超過(guò)額定值,那么水泵揚程就處于較低值。如果流量遠低于額定值,那么水泵的揚程就處于高揚程。揚程高低的變化得看流量變化的大小,具體數值必須看水泵的性能特性曲線(xiàn)才能知道。
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三、水泵揚程和壓力的關(guān)系:
水泵揚程和壓力成正比。
壓力和揚程換算公式如下:p=ρgh
即:壓強=密度×重力系數×高度(即揚程)。
H=P/ρ.如P為1kg/cm2,則H=(lkg/ cm2)/(1000kg/ m3)
H=(1kg/ cm2)/(1000公斤/m3)=(10000公斤/m2)/1000公斤/m3=10m1Mpa=10kg/c m2,H=(P2-P1)/ρ
(P2=出口壓力 P1=進(jìn)口壓力)。
壓力和揚程對應的,壓力1MPa等于100米揚程。功率就是你有多大勁兒能把多大的量的水打多高的能力,同樣功率的揚程高了流量就會(huì )小點(diǎn)。具體的出口壓力計算是依據流體力學(xué)中的公式來(lái)計算的,出口管道上的閥門(mén)、彎頭會(huì )對壓力產(chǎn)生很大影響,如閥門(mén)開(kāi)度很小的話(huà),泵出口.
水泵的揚程一般是以米水柱為單位表示的壓力,4米水柱的揚程換算成0.4kg/cm^2的表壓力,或者是約0.04Mpa的表壓力。
離心泵揚程是指單位重量液體通過(guò)泵所獲得的能量,它包括位能、壓力能和速度能等幾個(gè)部分,因此出口壓力只是它的一部分。這水泵的標準揚程(就是在標準流量的情況下)是12*9.8=117.6m。 但是水泵的輸出曲線(xiàn)是一個(gè)連續函數,12kg壓力的水泵的最大揚程一般可以達到14-16kg。
揚程與壓力的計算公式為H=(p2-p1)/ρg+(v22-v12)/2g+z2-z1
式中 H——揚程,m;
p1,p2——泵進(jìn)出口處液體的壓力,Pa;
v1,v2——流體在泵進(jìn)出口處的流速,m/s;
z1,z2——進(jìn)出口高度,m;
ρ——液體密度,kg/m3;
g——重力加速度,m/s2。
水泵壓力計算結果:
通過(guò)以上公式可得出:1MPa的壓力約等于100m揚程,1公斤水的壓力為0.1MPa,即1Mpa=100m=10公斤。
所以,一臺揚程60米的潛水泵,打入相對高度35米的壓力管中,在壓力罐中最高形成10公斤的壓力。
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