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真空罐引水（負壓罐）的選用及設置
時間：2018/8/7 來源：浙江揚子江泵業(yè)有限公司
1引言
真空罐(又稱負壓罐、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? 簡單實用、安全可靠被廣泛采用。然而某些實際工程常中出現(xiàn)以下問題：
(1) 罐體容積偏小；
(2) 忽略了水溫對水泵吸水的影響；
(3) 與補氣式氣壓罐聯(lián)用時的必要條件；
(4) 水泵選擇不合理(吸程偏小)。
上述問題都能影響水泵正常運行供水。 究其原因，不外乎設計不合理， 對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密封的水罐（箱），在啟動水泵之前，注滿真空罐（泵內(nèi)也注滿水）。
當水泵啟動之后，水泵會先抽取真空罐內(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，此時水就會沿著吸入管進入真空罐。當水泵的排液和吸入管路的進液達到平衡，真空罐內(nèi)的液位也就不會再下降，達到穩(wěn)定工作狀態(tài)。泵也就達到了額定工作狀態(tài)，源源不斷地將水輸送出去(公眾號:泵管家)。
水泵啟動前，真空引水罐內(nèi)的水應灌至真空引水罐能做到的大存水量，此時罐內(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)的時候可以初步確定。
V3為泵穩(wěn)定運行后的安全小水量，在側(cè)開口接泵進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，并加裝預防漩渦產(chǎn)生的裝置。此時就初步計算出了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，可以設定：
H罐高度/D=1.2～1.8
確認了罐的大概高度和直徑，然后重新校核之前計算的V1、V3，反復一兩次，然后加大余量，就確定了真空引水罐。
4估算法
上述計算方法比較復雜，不適用于快速判定。由于真空引水罐的對小型泵組比較適合，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設置要點
(1) 帶底閥的真空罐引水裝置
在真空罐吸水管上設底閥時(公眾號: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，而且能保持水泵長期穩(wěn)定運行。吸氣管的作用是將由水中分離出來的氣體及時隨水流排走，不會積存于罐內(nèi)， 這樣可長期穩(wěn)定運行(公眾號:泵管家)。
(3) 選泵與水溫
真空罐引水裝置在選泵時應注意以下問題：一是正確計算水泵揚程; 二是注意水溫。
真空罐能使水泵實現(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 負壓條件下吸水，所以在確定水泵靜揚程時應從水池低設計水位算起，當從真空罐水位算起時，要把罐內(nèi)的負壓值考慮進去。
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，要特別注意水溫這個條件，以免水泵產(chǎn)生氣蝕。當依照流量和揚程選好水泵后，要根據(jù)實際水溫對水泵的允許吸上真空高度Hs進行修正(Hs是標準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，否則會產(chǎn)生氣蝕，破壞水泵正常工作，這種情況在實際工程中也發(fā)生過。
6小結(jié)
真空罐引水裝置雖然簡單，但在選泵及真空罐容積確定方面要進行正確計算，同時要注意其它條件，如水溫、吸水高度，與氣壓供水設備聯(lián)合使用情況等。此外罐體必須密封，否則都會影響系統(tǒng)的正常供水。
真空罐(又稱負壓罐、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? 簡單實用、安全可靠被廣泛采用。然而某些實際工程常中出現(xiàn)以下問題：
(1) 罐體容積偏小；
(2) 忽略了水溫對水泵吸水的影響；
(3) 與補氣式氣壓罐聯(lián)用時的必要條件；
(4) 水泵選擇不合理(吸程偏小)。
上述問題都能影響水泵正常運行供水。 究其原因，不外乎設計不合理， 對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密封的水罐（箱），在啟動水泵之前，注滿真空罐（泵內(nèi)也注滿水）。
當水泵啟動之后，水泵會先抽取真空罐內(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，此時水就會沿著吸入管進入真空罐。當水泵的排液和吸入管路的進液達到平衡，真空罐內(nèi)的液位也就不會再下降，達到穩(wěn)定工作狀態(tài)。泵也就達到了額定工作狀態(tài)，源源不斷地將水輸送出去(公眾號: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，做到無人看守。
水泵啟動前，真空引水罐內(nèi)的水應灌至真空引水罐能做到的大存水量，此時罐內(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。
泵啟動后，液面下降，達到穩(wěn)定運行工作后，罐內(nèi)應存有一定體積量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。
真空罐設計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)的時候可以初步確定。
V3為泵穩(wěn)定運行后的安全小水量，在側(cè)開口接泵進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，并加裝預防漩渦產(chǎn)生的裝置。此時就初步計算出了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，可以設定：
H罐高度/D=1.2～1.8
確認了罐的大概高度和直徑，然后重新校核之前計算的V1、V3，反復一兩次，然后加大余量，就確定了真空引水罐。
4估算法
上述計算方法比較復雜，不適用于快速判定。由于真空引水罐的對小型泵組比較適合，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設置要點
(1) 帶底閥的真空罐引水裝置
在真空罐吸水管上設底閥時(公眾號: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，而且能保持水泵長期穩(wěn)定運行。吸氣管的作用是將由水中分離出來的氣體及時隨水流排走，不會積存于罐內(nèi)， 這樣可長期穩(wěn)定運行(公眾號: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應注意以下問題：一是正確計算水泵揚程; 二是注意水溫。
真空罐能使水泵實現(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 負壓條件下吸水，所以在確定水泵靜揚程時應從水池低設計水位算起，當從真空罐水位算起時，要把罐內(nèi)的負壓值考慮進去。
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，要特別注意水溫這個條件，以免水泵產(chǎn)生氣蝕。當依照流量和揚程選好水泵后，要根據(jù)實際水溫對水泵的允許吸上真空高度Hs進行修正(Hs是標準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，否則會產(chǎn)生氣蝕，破壞水泵正常工作，這種情況在實際工程中也發(fā)生過。
6小結(jié)
真空罐引水裝置雖然簡單，但在選泵及真空罐容積確定方面要進行正確計算，同時要注意其它條件，如水溫、吸水高度，與氣壓供水設備聯(lián)合使用情況等。此外罐體必須密封，否則都會影響系統(tǒng)的正常供水。
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