第三講：虹吸管及水泵的水力計(jì)算

水力分析與計(jì)算主講人：瞿泓虹吸管及水泵的水力計(jì)算簡(jiǎn)單長(zhǎng)管的水力計(jì)算圖2倒虹吸管

圖1水泵抽水圖3虹吸馬桶一、虹吸管的水力計(jì)算

虹吸管是一種壓力輸水管道，頂部彎曲且其高程高于上游供水水面。

工作原理：虹吸管內(nèi)最高處產(chǎn)生真空，在大氣壓作用下，水流則能通過(guò)虹吸管最高處引向其他處。

虹吸管的優(yōu)點(diǎn)在于能跨越高地，減少挖方。

圖4虹吸管示意圖

特點(diǎn)：頂部真空高度理論上不能大于10m，一般其真空高度值限制在(6~8m)；虹吸管長(zhǎng)度一般不大，應(yīng)按短管計(jì)算。一、虹吸管的水力計(jì)算虹吸管水力計(jì)算內(nèi)容：根據(jù)虹吸管的允許真空高度值，確定管頂最大安裝高度hs。已知安裝高度，校核吸水管中最大真空高度是否超過(guò)允許值。公式為：

已知上下游水位差、管徑，計(jì)算虹吸管的泄流量Q，公式為：

例題

用一直徑d=0.4m的鑄鐵虹吸管，將上游明渠中的水輸送到下游明渠，如圖所示。已知上下游渠道的水位差為2.5m，虹吸管各段長(zhǎng)為l1=10.0m，l2=6m，l3=12m。管道沿程阻力系數(shù)λ=0.0285，虹吸管進(jìn)口為無(wú)底閥濾水網(wǎng)，其局部阻力系數(shù)ζ1=2.5，其他局部阻力系數(shù):兩個(gè)折角彎頭ζ2=ζ3=0.55，閥門(mén)ζ4=0.2，出口ζ5=1.0。虹吸管頂端中心線距上游水面的安裝高度hs=4.0m，允許真空度采用hv=7.0m。(1)試確定虹吸管輸水流量Q (2)校核虹吸管中最大真空值是否超過(guò)允許值。求虹吸管的泄流量Q、校核吸水管中最大真空高度是否超過(guò)允許值，直接代入公式即可。分析l2l2l1l3圖5虹吸管水力計(jì)算解法（1）確定虹吸管輸水流量

解法虹吸管中最大真空值發(fā)生在管頂端最高段內(nèi)。即最大真空值應(yīng)發(fā)生在斷面2-2處。所以，實(shí)際真空高度5.92m小于允許真空高度7m，則真空高度沒(méi)有超過(guò)界限值。l2l2l1l3最大真空值發(fā)生處圖6虹吸管水力計(jì)算（2）校核虹吸管中最大真空值二、水泵的水力計(jì)算水泵的作用是增加水流能量，把水從低處引向高處。工作原理：一個(gè)抽水系統(tǒng)通過(guò)水泵轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪的作用，在水泵進(jìn)水口形成真空，使水流在池面大氣壓強(qiáng)的作用下沿吸水管上升，流經(jīng)水泵時(shí)從水泵獲得新的能量，進(jìn)入壓力管，再流入水塔。圖7裝有水泵的供水系統(tǒng)二、水泵的水力計(jì)算水泵的水力計(jì)算包括吸水管及壓力水管的計(jì)算。主要任務(wù)有：水泵安裝高度hs水泵的揚(yáng)程hp水泵的裝機(jī)容量Nhshp二、水泵的水力計(jì)算

1．管道的直徑和安裝高度

主要任務(wù)是確定吸水管和壓力管的管徑及水泵的最大允許安裝高程。吸水管管徑一般是根據(jù)允許流速計(jì)算。通常吸水管的允許流速為為1.2～2m/s。流速確定后管徑為：水泵的最大允許安裝高度hs決定于水泵的最大允許真空值h真和吸水管的水頭損失，水泵的最大允許真空值一般不超過(guò)7m水柱，公式為：二、水泵的水力計(jì)算以水池水面為基準(zhǔn)面，建立1-1與4-4斷面能量方程。0+0+0+hp=z+hwhw=hw1-2+hw3-4hp=z+hw1-2+hw3-42．水泵的揚(yáng)程單位重量水體從水泵中獲得的額外機(jī)械能，稱(chēng)為水泵的揚(yáng)程hp。水泵揚(yáng)程可根據(jù)能量方程推求。hshp圖8水泵示意圖上式表明水泵向單位重量液體所提供的機(jī)械能一方面是用來(lái)將水流提高一個(gè)幾何高度，另一方面是用來(lái)克服吸水管和壓水管的水頭損失。二、水泵的水力計(jì)算

3．水泵裝機(jī)容量N計(jì)算水泵裝機(jī)容量就是水泵的動(dòng)力機(jī)所具有的總功率。水流經(jīng)過(guò)水泵時(shí)，從水泵的動(dòng)力裝置獲得了外加的機(jī)械能，動(dòng)力機(jī)械的功率等于單位時(shí)間內(nèi)對(duì)水體