不只受惠在家庭用水!你不知道的泵浦功用

泵浦是一種應用非常廣泛的通用型機械,舉凡有流體流動之處幾乎都會使用到它。目前流通於市面上的泵浦種類繁多,這些不同類型的泵浦各司其職,滿足不同場合、作業的需求。

 

泵浦主要有兩大類型:輪葉式容積式,最常應用在住家抽水系統的離心泵即屬於輪葉式泵浦,那麼,這兩者的差異又在哪裡呢?

 

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泵浦使用廣泛,因而衍生出因應各種用途的設計(圖片提供:大井泵浦)

 

輪葉式(輪機式)泵浦

運作原理

機殼內裝置動葉輪,當動葉輪在機殼內旋轉時,藉離心力(即離心泵)或升力(即軸流泵)將流體加壓送到出口,同時造成入口真空,進而吸入流體。

特色

因其流量受壓力影響,如欲管路阻抗增加的情形,會減少流量以提高泵送壓力因應,因此可配合管路的情形自動調整流量。輪葉式泵浦流量增大時揚程會減小,反之亦然,因此在大小流量所產生的功率消耗基本上無大差異。

缺點

因流量容易受管路系統變化所影響,故不適合應用在有固定流量需求的系統中。

 

離心式泵浦原理

離心泵灌滿水後,葉輪啟動時,各輪葉間的水因離心力作用向外拋送,於渦室產生側壓力,壓力便會將水自出水口送出。水自葉輪中心被拋送時,中心產生部分真空,真空使泵外的水壓送進離心泵以填補輪夜間空隙,而葉輪持續旋轉,讓水不斷向外送出,形成一循環。

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離心式抽水泵浦


容積式(排量式)泵浦

運作原理

將工作流體加以包覆進而輸送至出口,也就是利用驅動器的扭力強制將工作流體壓送至高壓區,一般驅動器的種類若為柱塞式或活塞式則通稱「往復式泵浦」,若為轉子型態如齒輪式、輪葉式則通稱「旋轉式泵浦」。

特色

容積式泵浦其容量不會隨壓力變化而發生改變,而是與其容積大小及轉速相關;壓力對於容積的影響則是反映在洩漏量的大小,即容積效率上。

缺點

1.其動子與靜子間為防止直接接觸,兩者間必然存在有間隙,傳統設計上都會使用潤滑油讓動子與靜子間的間隙可以設計到較小,讓壓力差所產生的回漏流量減少;近年因無油式泵浦的需求增加,在動子與靜子間間隙不易控制的情況下,易發生較大洩漏的狀況,進而使壓力愈高、泵浦輸送量愈小。

2.容積式泵浦的壓力大小視背壓而定,一般背壓愈高,泵浦所產生的壓力也愈高,相對地馬達耗用功率也愈高;因此若背壓估算偏低或管路有阻塞時,常造成馬達過載甚至損壞的情況。

 

往復式泵浦原理

和使用吸管飲水的原理一樣,活塞往左移時使管內壓力降低,周圍液面上的大氣壓力把進水閥門打開、出水閥門關閉,將水壓進水管內;活塞右移時,管內壓力升高,出水閥門打開、進水閥門關閉,把水往外送出。往復式抽水速度慢、容量小,但液體可以升舉很高,適合抽乾靜的液體。

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往復式抽水泵浦

 

了解到主要的兩大泵浦種類其運作原理與優缺點後,來看看目前泵浦在建築用水中的供水、排水用途外,還會應用在哪些地方:

 

1.農業灌溉與排水(離心式、斜流式)

2.污水處理(立式、沉水式污水泵)

3.鋼鐵除麟(臥式多級離心泵、渣漿泵)

4.自來水引水、送水、配水與增壓(立式離心、立式斜流)

5.化工流程(耐腐蝕離心泵、高低溫離心泵)

6.食品業飲品與乳品製程(齒式、不鏽鋼離心泵)

7.發電廠的鍋爐給水、循環水與冷凝水(多級離心、立式斜流)

8.礦業的坑內排水、水力採媒(沉水式、往復式)

9.石油工業的注水、抽油、煉油等(單雙吸離心)

10.船舶業的鍋爐給水、凝結水、循環水(離心式、斜流式、往復式等)

11.水產養殖、公園魚池的循環水(沉水泵)


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泵浦對於農業與工業來說亦是不可或缺的功能性設備

 

其中,在工業用途上基本會根據其液體特性選擇特殊型泵浦,相較於建築用途所輸送的液體多為一般純水,工業用途可能是其他的液體,如化學藥劑、油品、含雜質汙染物的廢水……等等,從特性上來看,無論在密度、比重、黏度、濃度、溫度甚至PH值都不盡相同,此時若選擇不適合的泵浦作業,很容易影響到泵浦性能並加速其損壞。


以化工產業舉例來說,其液體有極大可能為比重較水重的液體,且同時具有強酸或強鹼的腐蝕性,若使用一般離心泵,容易造成葉輪與泵殼損壞,因此市面上才設計出「耐腐蝕」的泵浦來因應需求,作為解決方案。


不同型式種類的泵浦,因設計與結構上的不同,各有其最適合用途與應用場合,所以在挑選泵浦前,要先對其未來會應用到的功用先有所知悉,才能物盡其用,讓泵浦效能發揮正常水平,並使用長久。




資料來源:大井泵浦


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