送風(fēng)機(jī)並聯(lián)與串聯(lián)的怪事
問:我們這一家化學(xué)工廠*近生意特別好，產(chǎn)品總是供不應(yīng)求。面對(duì)著這麼一個(gè)大好的機(jī)會(huì)，總經(jīng)理提出了「生產(chǎn)倍增」的計(jì)劃，要我們工程部門迅速達(dá)成。在我們生產(chǎn)的製程之中，本來使用一部100HP的送風(fēng)機(jī)輸送空氣進(jìn)入反應(yīng)塔中作用(事實(shí)上需要的是空氣中的氧氣)，送風(fēng)機(jī)的性能是:風(fēng)量=
答：首先非常抱歉地告訴您，依您們現(xiàn)在所採取的方法，這「生產(chǎn)倍增」的計(jì)劃幾乎是無法達(dá)成的。即使達(dá)成了的話，也會(huì)變成毫無意義。除非您們?cè)倩ㄉ辖ㄒ粋€(gè)新廠的投資費(fèi)，否則每單位產(chǎn)品的成本只有變得越來越高，越來越不經(jīng)濟(jì)而已，*後一噸產(chǎn)品的成本恐怕要比售價(jià)高出一大截了。 讓我們來看看您這部送風(fēng)機(jī)的「運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)」，假如送風(fēng)系統(tǒng)的入口與出口都與大氣連通的話，那麼運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)必定在圖１中的A點(diǎn)，也就是送風(fēng)機(jī)性能曲線與管路阻力曲線的交點(diǎn)。 其次，讓我們來看看並聯(lián)(Parallel)的情形。因?yàn)檫@兩部送風(fēng)機(jī)的性能完全相同，因此並聯(lián)後的性能即如圖２中的V曲線，也就是同一靜壓下風(fēng)量加倍的曲線。而此時(shí)送風(fēng)管路以及其他反應(yīng)塔、過濾器等等並未改變，因此管路阻力曲線仍然相同，即如圖２中的「曲線(拋物線)，由圖中我們可看出並聯(lián)後之運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)為B點(diǎn)，其風(fēng)量僅達(dá)750m3/min，因此您在問題中所敘述的情形完全正確，風(fēng)量根本達(dá)不到加倍的目的。 至於有人建議改採串聯(lián)(Series)的情形，則如圖３所示，串聯(lián)後的性能變成W曲線，也就是同一風(fēng)量下靜壓加倍;此時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)變?yōu)?/span>C點(diǎn)，所能送出的風(fēng)量事實(shí)上與並聯(lián)的情形不相上下。至於何者風(fēng)量較大或會(huì)大多少，就要有真正的送風(fēng)機(jī)性能數(shù)值才能正確作圖求出，在這裡的U曲線只屬臆測隨手畫出而已。 還有您所提到的能量不滅定律在此並不違背，因?yàn)楣苈返淖枇p失是與流速的平方成正比增加，如果風(fēng)量真的達(dá)到加倍的話，阻力就會(huì)變成四倍了，而不是原來所預(yù)期的二倍。您所懷疑的那一部份電力都因管路的摩擦損失，轉(zhuǎn)變成熱消散掉了。能量並未無中生有或有中變無。 *後，談到要怎麼辦才能達(dá)到生產(chǎn)倍增的目的。我們可由圖４中看出，在並聯(lián)的情況下，只要管路阻力曲線能降為M曲線的話，就可達(dá)到加倍的風(fēng)量;此時(shí)惟有把所有的管路以及反應(yīng)塔、過濾器等全部改製成較大的尺寸。換句話說，也就是重建一座加倍產(chǎn)量的工場設(shè)備而捨棄目前已有的工場。**個(gè)辦法是，製造另一個(gè)與現(xiàn)有者相同的設(shè)備，然後合起來並聯(lián)使用，這又等於是重建另一座同規(guī)模的工廠一樣。*後一個(gè)辦法就是硬碰硬，採用性能曲線通過E點(diǎn)的送風(fēng)機(jī)，即如圖中的K曲線，但此時(shí)所需要的馬力變成800HP了，這顯然是不合經(jīng)濟(jì)原則的。 綜而言之，我們可以下結(jié)論說，只靠增添送風(fēng)機(jī)或水泵等流體機(jī)械與動(dòng)力機(jī)械而想達(dá)到生產(chǎn)倍增的計(jì)劃是不切實(shí)際的。頂多增產(chǎn)二、三成可能還有利潤，如果再想增加恐怕是會(huì)變成賠錢的。請(qǐng)您三思！
