送风机并联与串联设计的疑问

问：
我们这一家化学工厂*近生意特别好，产品总是供不应求。面对着这么一个大好的机会，总经理提出了「生产倍增」的计画，要我们工程部门迅速达成。在我们生产的制程之中，本来使用一部100HP的送风机输送空气进入反应塔中作用(事实上需要的是空气中的氧气) ，送风机的性能是:风量= 600m ³ /min ，静压= 400m mAq 。在产量需要加倍的要求下，当然空气量也需加倍，于是我们再增购一部性能完全一样的送风机，把它的出口接到原来送风机的出口管道附近，也就是两部送风机并联在一起使用，以期获得加倍的空气量。可是结果相当出乎我们的意料之外，空气量不仅不到加倍，依我们的经验判断，似乎连50%都没增加到。请问这到底是怎么一回事呢？明明我们用了两部100HP的送风机，所花费的电力也加倍了，可是送风量却增加不到一半。依照能量不灭定律来说，这似乎是不可能的事，能量怎么会自动消灭了呢？也有人说我们采用「并联」的方法不对，应该要采用「串联」才可以，可是要增加风量还是采用并联才应该吧！*后我想请教到底要怎样才能达到「生产倍增」的目的呢？




答：
首先非常抱歉地告诉您，依您们现在所采取的方法，这「生产倍增」的计画几乎是无法达成的。即使达成了的话，也会变成毫无意义。除非您们再花上建一个新厂的投资费，否则每单位产品的成本只有变得越来越高，越来越不经济而已，*后一吨产品的成本恐怕要比售价高出一大截了。 让我们来看看您这部送风机的「运转点」，假如送风系
统的入口与出口都与大气连通的话，那么运转点必定在图１中的A点，也就是送风机性能曲线与管路阻力曲线的交点。　　其次，让我们来看看并联(Parallel)的情形。因为这两部送风机的性能完全相同，因此并联后的性能即如图２中的V曲线，也就是同一静压下风量加倍的曲线。而此时送风管路以及其他反应塔、筛检程式等等并未改变，因此管路阻力曲线仍然相同，即如图２中的「曲线(抛物线) ，由图中我们可看出并联后之运转点为B点，其风量仅达
750m ³ /min ，因此您在问题中所叙述的情形完全正确，风量根本达不到加倍的目的。　　至于有人建议改采串联(Series) 的情形，则如图３所示，串联后的性能变成W 曲线，也就是同一风量下静压加倍; 此时运转点变为C点，所能送出的风量事实上与并联的情形不相上下。至于何者风量较大或会大多少，就要有真正的送风机性能数值才能正确作图求出，在这里的U 曲线只属臆测随手画出而已。　　还有您所提到的能量不灭定律在此并不违背，因为管路的阻力损失是与流速的平方成正比增加，如果风量真的达到加倍的话，阻力就会变成四倍了，而不是原来所预期的二倍。您所怀疑的那一部份电力都因管路的摩擦损失，转变成热消散掉了。能量并未无中生有或有中变无。


　*后，谈到要怎么办才能达到生产倍增的目的。我们可由图４中看出，在并联的情况下，只要管路阻力曲线能降为M 曲线的话，就可达到加倍的风量; 此时惟有把所有的管路以及反应塔、筛检程式等全部改制成较大的尺寸。换句话说，也就是重建一座加倍产量的工厂设备而舍弃目前已有的工厂。第二个办法是，制造另一个与现有者相同的设备，然后合起来并联使用，这又等于是重建另一座同规模的工厂一样。*后一个办法就是硬碰硬，采用性能曲线通过E 点的送风机，即如图中的K 曲线，但此时所需要的马力变成800HP 了，这显然是不合经济原则的。
　　综而言之，我们可以下结论说，只靠增添送风机或水泵等流体机械与动力机械而想达到生产倍增的计画是不切实际的。顶多增产二、三成可能还有利润，如果再想增加恐怕是会变成赔钱的。请您三思！