送風機並聯(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。面對著這麼一個大好的機會，總經(jīng)理提出了「生產(chǎn)倍增」的計劃，要我們工程部門迅速達成。在我們生產(chǎn)的製程之中，本來使用一部100HP的送風機輸送空氣進入反應(yīng)塔中作用(事實上需要的是空氣中的氧氣)，送風機的性能是:風量=600m3/min，靜壓=400mmAq。在產(chǎn)量需要加倍的要求下，當然空氣量也需加倍，於是我們再增購一部性能完全一樣的送風機，把它的出口接到原來送風機的出口管道附近，也就是兩部送風機並聯(lián)在一起使用，以期獲得加倍的空氣量。可是結(jié)果相當出乎我們的意料之外，空氣量不僅不到加倍，依我們的經(jīng)驗判斷，似乎連50%都沒增加到。請問這到底是怎麼一回事呢？明明我們用了兩部100HP的送風機，所花費的電力也加倍了，可是送風量卻增加不到一半。依照能量不滅定律來說，這似乎是不可能的事，能量怎麼會自動消滅了呢？也有人說我們採用「並聯(lián)」的方法不對，應(yīng)該要採用「串聯(lián)」才可以，可是要增加風量還是採用並聯(lián)才應(yīng)該吧！*後我想請教到底要怎樣才能達到「生產(chǎn)倍增」的目的呢？

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」的計劃幾乎是無法達成的。即使達成了的話，也會變成毫無意義。除非您們再花上建一個新廠的投資費，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)濟而已，*後一噸產(chǎn)品的成本恐怕要比售價高出一大截了。

讓我們來看看您這部送風機的「運轉(zhuǎn)點」，假如送風系統(tǒng)的入口與出口都與大氣連通的話，那麼運轉(zhuǎn)點必定在圖１中的A點，也就是送風機性能曲線與管路阻力曲線的交點。

其次，讓我們來看看並聯(lián)(Parallel)的情形。因為這兩部送風機的性能完全相同，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量加倍的曲線。而此時送風管路以及其他反應(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)後之運轉(zhuǎn)點為B點，其風量僅達750m3/min，因此您在問題中所敘述的情形完全正確，風量根本達不到加倍的目的。

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，也就是同一風量下靜壓加倍;此時運轉(zhuǎn)點變?yōu)?/span>C點，所能送出的風量事實上與並聯(lián)的情形不相上下。至於何者風量較大或會大多少，就要有真正的送風機性能數(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，因為管路的阻力損失是與流速的平方成正比增加，如果風量真的達到加倍的話，阻力就會變成四倍了，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，就可達到加倍的風量;此時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。**個辦法是，製造另一個與現(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。*後一個辦法就是硬碰硬，採用性能曲線通過E點的送風機，即如圖中的K曲線，但此時所需要的馬力變成800HP了，這顯然是不合經(jīng)濟原則的。

綜而言之，我們可以下結(jié)論說，只靠增添送風機或水泵等流體機械與動力機械而想達到生產(chǎn)倍增的計劃是不切實際的。頂多增產(chǎn)二、三成可能還有利潤，如果再想增加恐怕是會變成賠錢的。請您三思！