第10章 进水建筑物(3进水池精品PPT课件

*注意：池长、池宽的确定要与上部结构的布置协调考 虑，防止顾此失彼。
L1
L
△h
h
B
D1
3．后壁距（T）（back wall clearance）
试验表明，在T很小的情况下，即使进水池水位很低， 也不会产生有害漩涡，仅有在两角产生小的回漩，说明T 越小越好，但是，当T过小时，由于流线的急剧弯曲，也 会导致进口的流速分布、压力分布不均匀，同时，管口紧
Froude准则 ： λv= λ0.5 Euler准则 ： λv= λ0
（3）临界淹深的定义不一
hs的确定方法：
（1）陕西工业大学 （2）[日]近腾正道 （3）美国水力学会 （4）近似估算法
综合：hs=(1.2~1.8)D1
hｓ
(a)
(b)
(c)
(d )
图 3-25 不 同 旋 涡 形 态 图
（2）水中涡submerged vortex
附底涡 floor vortex 侧壁涡 side wall vortex 后壁涡 back wall vortex
水中涡发生位置及漩涡强度取决于：
a．池内水流的环流强度； b．吸水管至池边壁的距离。 而与喇叭淹没深度没有直接关系。
[定义] 不致发生有害表面涡时的管口淹深（hs）。
影响因素：a. 行近流速与流态； b. 进水池边界尺寸、形状； c. 吸水管形状与吸水形式； d. 波浪。
国内外对淹深取值的研究很多，但出入很大，最小的为0.8D1。 最大的为2.8D1，主要原因为：
（1）试验条件不同； （2）进水池流速模拟的准则不同：
5．不良流态必然导致能量损失的增加。
四、进水池中漩涡产生的原因分析
1．进水条件
当侧向进水时，由于主流偏移，横向的流速梯度很大，往 往导致水面涡的产生；
如果池中的流速过高，流经喇叭口上层水流在撞到进水池 后壁或侧墙再向喇叭口收敛时，就会形成侧壁涡或后壁涡。
当前池流态紊乱，具有漩转动量的水流进入池中，也容易 发生漩涡。
靠后壁，也会导致安装上的不便。
一般取 T≤0.5D1
4．悬空高 （ P） bottom clearance
D2
41
v1
D1Pv'
P D1 4
假定喇叭口下的过水断面为半球面，水平向流速分布 为双曲线，则:
P0.62D1
D1
v1 v'
双曲线
hｓ P
图 3-22 管 口 悬 空 高 P
a)国内试验曲线、b)国外试验曲线
2．平面形状
a)
b)
c)
d)
e)
f)
3．喇叭口淹深
4．悬空高
过小的悬空高易产生附底涡，悬空高从0.3开始减小时， 吸水口下开始出现小涡点，当减至0.1时，附底涡发生严重， 并引起泵的汽蚀、振动。
5．水泵或进水管在进水池中的位置
6．后壁距
7．水泵运行工况的影响
立式泵如果在小流量工况下运行时，由于叶轮进口处产 生回漩的从生流，当这种回漩的从生流达到某一强度时， 就会引起附底涡，并可能伸入喇叭口内。
图 3 - 2 3 ¦ -ΞP /D 1 关 系 曲 线
a)国 内 试 验 曲 线 b)国 外 试 验 曲 线
对立式轴流泵，当P/D1＞1.0时，将造成单面进水，水泵效率开始下降。
D1
hｓ
P >D 1
图 3-24 P >D 1时 流 速 分 布 示 意 图
（a）
h悬 图10-19
h悬 （b）
h悬 （c）
池宽过小，由于池内流速的增加，亦易形成表面涡或侧壁的附壁涡。 B=πD1的尺寸偏大，反而易使池内水流产生偏流，并降低装置效率，试 验表明，B=(2~2.5)有较高的装置效率。
综合流态工程量因素， B=(2~3)D1
2．池长（L）（sump length） 秒换水系数法： hBL1=KQ 同时规定 L≥(4~5)D1。
泵站设计规范（GB/T 50265-97）建议：
喇叭管垂直布置： P =（0.5～0.8）D1 喇叭管倾斜布置： P =（0.８～1.0）D1 喇叭管水平布置： P =（1.0～1.25）D1
*注意：有些河道泥沙较多，容易淤积及板结，这 时，P应考虑适当放大。
5．临界淹没深度（critical submergence）
图 3-19 进 水 池 内 水 流 状 态
二、进水池中的不良流态
1．偏流、大回漩 2．漩涡
（1）表面涡
Ⅰ．表面凹陷涡 dimple vortex Ⅱ．间隙吸气涡 intermittent air entraining vortex Ⅲ．连续吸气涡（串通涡）continuous air entraining vortex Ⅳ．同轴涡 coaxial vortex
三、不良流态的危害
1．导致过水断面流速分布的不均匀，降低水泵的抽水性能 （η↓，Q↓）
2．空气的吸入会严重影响水泵的效率并诱发汽蚀的产生。 1%（体积比）的空气进入泵内，能引起离心泵效率下降 15%；进气量超过10%，水泵便不能工作。
3．叶轮切割涡带，使叶轮受力不平衡，导致振动。
4．池内漩涡方向的变化，导致Q、H的减小或电机超载。 漩涡方向与叶轮转向一致：Q、H↓，降底泵的利用率。 漩涡方向与叶轮转向相反：N↑，导致超载。
第三节 进 水 池
一、作用与设计要求 1．作用：
（1）为水泵创造良好的吸水条件； （2）在泵机组检修时截断水流； （3）拦截水中污物。
2．设计要求：
（1）各过水断面要有较为均匀的流速分布，防止 偏流和大尺度回旋；
（2）较小的水力损失； （3）池中无有害旋涡。
3．基本流态
1 5 2 4 3.4.5 4 2 5 1
五、进水池尺寸的确定
1．池宽（sump width） a．平面形状的确定
a)
b)
c)
d)
e)
f)
b．池宽B的确定：
假定吸水管管口平面流线为管口的渐开线: B= π D1
(认为水流均由喇叭口以下的水层提供，不符合实际)
池宽影响:泵站土建投资 池内的流态
过大的池宽不仅增加工程量，而且由于整流作用的减弱反而利于漩涡 的形成，恶化进水条件；
¦ Ξ 5.0
10.6
4.5
10.2
4.0
Q ～ P /D 1
9.8
3.5
9.4
3.0
9.0
2.5
8.6
2.0
¦ Ξ～ P /D 1
8.2
1.5Βιβλιοθήκη 7.80.61.0
7.4
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
a)
0.75
P /D 1
ξ
2.0
1.5
¦ Ξ P /D 1
1.0
0.5
0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 P /D 1 0.7 b)