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        高海拔地區(qū)對水泵和冷卻塔性能的影響

        2016-05-03 01:15:40季冉龐炳穎閆曉強(qiáng)馬龍
        安徽建筑 2016年6期
        關(guān)鍵詞:低氣壓氣蝕大氣壓

        季冉,龐炳穎,閆曉強(qiáng),馬龍

        (1.中國城市建設(shè)研究院有限公司,北京 100120;2.中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院,北京 100048)

        高海拔地區(qū)對水泵和冷卻塔性能的影響

        季冉1,龐炳穎1,閆曉強(qiáng)1,馬龍2

        (1.中國城市建設(shè)研究院有限公司,北京 100120;2.中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院,北京 100048)

        高海拔低氣壓地區(qū)對給排水設(shè)備是有影響的,根據(jù)工程的具體條件修正設(shè)備的性能參數(shù),才能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高效運(yùn)行。

        高海拔;水泵;氣蝕余量;安裝高度;冷卻塔

        0 前言

        水在不同的海拔、溫度情況下,有不同的水力條件。本文以拉薩某生活垃圾焚燒發(fā)電廠為例,簡要介紹高海拔地區(qū)對給排水設(shè)備的影響。生活垃圾焚燒發(fā)電廠的給排水設(shè)備主要包括水泵、冷卻塔及凈水處理設(shè)施等,以下簡要論述對水泵和冷卻塔的影響。

        拉薩市內(nèi)平均海拔3650m。根據(jù)2003~2012年10年氣象資料顯示,年平均氣溫為8.5℃,年極端最高氣溫為30.4℃,年極端最低氣溫為-13℃。拉薩位于高海拔低氣壓地區(qū),大氣壓強(qiáng)僅僅只有內(nèi)陸的60%左右,氣溫與內(nèi)陸相比差距不大。由此可見,拉薩項目地域性較強(qiáng),自然環(huán)境對給排水設(shè)備的選型必定會造成一定的影響。

        1 高海拔低氣壓地區(qū)水泵的設(shè)置

        1.1 水泵的氣蝕余量和安裝高度

        在本工程設(shè)計中,需要較多水泵,包括循環(huán)水泵、工業(yè)冷卻水泵、工業(yè)新水泵、生活變頻泵組、消火栓供水泵、消防炮供水泵等,所有水泵均為自灌式離心泵,海拔高度、大氣壓強(qiáng)的變化會對水泵的氣蝕余量和安裝高度產(chǎn)生較大的影響。另外,氣壓對泵體內(nèi)的流體也可能產(chǎn)生影響。

        1.1.1 水泵吸水性能的影響因素

        水泵的吸水條件與海拔、水溫、水泵允許吸上高度、吸水管路損失等有關(guān)。海拔高度越高,大氣壓越低。水溫越高,飽和蒸汽壓越高。

        水泵樣本中的允許吸上高度值Hs是個條件值,它是水泵在標(biāo)況下(氣壓為10.33mH2O,水溫為20℃時)的允許吸上高度。因此,在工程上應(yīng)用水泵樣本中的Hs值時,需要考慮到大氣壓強(qiáng)和抽升水溫的影響。大氣壓越低,水泵的Hs值就越小,水溫越高,Hs值也越小。

        對水泵廠所給定的Hs值,應(yīng)作如下的修正:

        式中:Hs′——修正后采用的允許吸上真空高度(m)

        Hs——水泵廠給定的允許吸上真空高度(m)

        Ha——安裝地點(diǎn)的大氣壓(mH2O)

        阿東中午不回來,老巴會讓阿里去對面餐館端兩份盒飯。跟母親做的菜比起來,這個味道差很多。但阿里還是能吃得精光。吃過飯后,老巴便讓阿里去羅四強(qiáng)的發(fā)廊玩一下。阿里便“哦”一聲,踱著步子過去,然后又坐在那里發(fā)呆。阿里現(xiàn)在已經(jīng)不太喜歡見到陌生人就大聲說:“我叫阿里?!卑l(fā)廊來的陌生人很多,他們從阿里面前走過,阿里就像什么都沒見到一樣。

        Hva——實(shí)際水溫下的飽和蒸汽壓力

        離心泵的吸水性能通常使用允許吸上真空高度Hs來衡量的。Hs值越大,說明水泵的吸水性能越好,或者說,抗氣蝕性能越好。

        Hsv——總氣蝕余量

        ha——吸水井表面的大氣壓力(mH2O)

        hva——該水溫下的汽化壓力(mH2O)

        ∑Hs——吸水管道的水頭損失之和(mH2O)

        Hss——水泵吸水地形高度,即安裝高度(m)

        1.1.2 高海拔對水泵安裝高度的影響

        由上述影響因素及計算公式可知,當(dāng)海拔高度發(fā)生變化時,即考慮到大氣壓強(qiáng)的因素,水泵的安裝高度亦需要做出相應(yīng)的調(diào)整,即大氣壓強(qiáng)降低,水泵的安裝高度應(yīng)該相應(yīng)的降低。因此Hs值的運(yùn)用一定要考慮工程的實(shí)際運(yùn)行條件。

        1.2 水泵的電機(jī)配置

        低壓對泵內(nèi)電機(jī)也會產(chǎn)生很大的影響,因其空氣質(zhì)量相對較少,導(dǎo)致空氣流通比較差,電機(jī)散熱性能大為降低,電機(jī)的性能也隨之大為降低。電機(jī)設(shè)計時要求一般是指海在拔不超過1000m,環(huán)境空氣溫度不超過40℃的地點(diǎn)運(yùn)行,而在低壓地區(qū),電機(jī)的運(yùn)行環(huán)境較為惡劣,通常工作在氣壓低、缺氧、高寒、溫差大、風(fēng)沙大等條件下。當(dāng)氣壓低時,理論上單位體積的空氣質(zhì)量少,在電機(jī)同軸風(fēng)扇轉(zhuǎn)速不變的情況下,流經(jīng)電機(jī)散熱片的空氣質(zhì)量少,所以帶走的熱量少,因此發(fā)熱量大;另外,潤滑油脂的揮發(fā)性大,造成機(jī)械磨損相對加大。所以泵內(nèi)電機(jī)不可避免會與海拔較低地區(qū)的性能產(chǎn)生極大的偏差。

        另外,水泵在高海拔環(huán)境使用易產(chǎn)生電暈,就像人喝醉酒一樣,性能降低混亂嚴(yán)重影響設(shè)備安全使用。因此,在高原或高海拔地區(qū),通常選配專用高原電機(jī)為循環(huán)水泵、管道離心泵等配套。

        在高海拔地區(qū),空氣稀薄,電機(jī)溫升大,輸出功率變小。因此,在配置水泵電機(jī)時通常按普通功率放大一檔進(jìn)行估算,并適當(dāng)放些余量。

        1.3 水泵的質(zhì)量設(shè)計

        當(dāng)海拔升高、氣壓降低時,水泵合理運(yùn)行時需要更高的絕緣水平,良好的通風(fēng)散熱結(jié)構(gòu)以及電機(jī)防振、防沙等結(jié)構(gòu),如果照搬海拔較低地區(qū)的水泵,無疑會給水泵的工程應(yīng)用及其可靠性造成極大的懷疑。因此,對高原地區(qū)的水泵有更加嚴(yán)格的質(zhì)量要求。

        2 高海拔低氣壓地區(qū)冷卻塔的設(shè)置

        冷卻塔的冷卻方法是將熱水噴灑至散熱材料表面與通過其中的空氣相接觸。此時,熱水與冷空氣之間即產(chǎn)生接觸散熱,同時部分的熱水被蒸發(fā),即蒸發(fā)過程中其蒸發(fā)潛熱被排放至空氣中,最后經(jīng)冷卻后的水落入水池中。在整個冷卻過程中,主要存在接觸散熱和蒸發(fā)散熱兩種方式。

        高海拔地區(qū)接觸換熱量減少,蒸發(fā)散熱量增大。由于在冷卻塔的換熱過程中蒸發(fā)散熱占主導(dǎo)作用,根據(jù)大氣溫度和濕度的不同,一般占總換熱量的60%~90%,因此高海拔低氣壓條件下綜合換熱量將提高,并且對提高冷卻塔的換熱能力是有利的[2]。

        冷卻塔的換熱量隨海拔的升高而增加??紤]到分析時作了一些簡化,忽略了一些次要微量元素的影響,實(shí)際情況中換熱量的增加幅度會小一些,應(yīng)該只是微量的增加。但隨著海拔的上升,換熱量的確是增加的。因此,高海拔地區(qū)冷卻塔的設(shè)計并不需要進(jìn)行專門的修訂工作,只需考慮拉薩地區(qū)的濕球(13.5℃)及干球溫度對冷卻塔的影響即可。另外,高海拔地區(qū)的冷卻塔和水泵相同,須選配高原電機(jī)。

        3 結(jié)語

        綜上所述,高海拔地區(qū)在進(jìn)行水泵的選型時,必須要考慮低氣壓對水泵的氣蝕余量、安裝高度及電機(jī)配置的影響,但對冷卻塔的選型并不需要修訂工作。

        [1]丁曉玨.高海拔地區(qū)給水加壓泵的設(shè)置[J].給水排水,2013,39(2):35-37.

        [2]王達(dá)達(dá),趙明.高海拔低氣壓對冷卻塔性能影響的研究[J].云南電力技術(shù),2003,31(2):4-6.

        TQ051.5

        A

        1007-7359(2016)06-0145-02

        10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.06.055

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