高红斌，卢改林，刘明福，乔明月，梁艳洁

（山西大学 工程学院，山西 太原 030013）

0 引言

高效节能是能量消耗产品设计和使用单位追求的目标，作为动力机械的水泵更应该尽量实现高效节能。扬程是指单位重量的液体获得的能量，在水泵－管路系统中又有几种不同具体意义的扬程。本文将通过分析与水泵有关的几种扬程来探讨水泵高效和节能运行的外在因素。

1 输送液体时需要的扬程

如图1 所示，目的是把水池A中的液体通过管道输送到比其高ΔZ的水塔B中，此时单位重量液体所需要的能量HN（headwater need）可以通过黏性流体的能量方程计算：

其中：ΔZ为被输送液体液面的高度差，m；hw为单位重量液体的体积流量，m；qV为通过管道中液体的体积流量，m3／s；K为综合阻力系数，s2／m5。

综合阻力系数由式（2）计算：

其中：λ为管道的沿程阻力系数；l为管道的长度，m；d为管道的直径，m；ξ为管道的局部阻力系数。

对于已经固定安装好的管道，其长度l、直径d、局部阻力系数ξ都是固定不变的，只有个别黏性很大的液体在流速很小时才会处于层流状态，即大部分管道中流体流动时沿程阻力系数λ也不变［1］，因此K值为常数。将式（1）绘制于坐标系中可以得到如图2 所示的管路性能曲线，其中HN1，HN2分别表示不同的综合阻力系数K下的曲线，KⅠ＞KⅡ。可见管道的阻力越大，输送相同流量的液体时单位重量液体所需的能量HN就越多，即管道阻力越大耗能越多。同时由式（1）可知管道中输送液体的流量越大单位重量液体需要的扬程即输送液体时需要的扬程也越大。……