泵与泵站第二章

2020/4/15
泵与泵站第2章
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动量矩方程
水体受到的外力：压力、重力。 外力对转轴的矩： M
流出叶槽的动量（矢量）： Q2C2
流出叶槽的动量对转轴的矩：
Q2 C2cos2 R 2
同理，流入叶槽的动量对转轴的矩：
Q1C1cos1 R1
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NT = gQ HT
则有
HT
NT
gQ
1 g
(u2C2u
u1C1u )
HT 称为水泵的（理论）扬程。
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水泵的扬程
在水泵设计时，使C1u =0，即C1与圆周垂直。
并由C1u=C1cos 1 =u1-w1cos 1 = 0确定叶片的 进口安装角1 。
水泵的扬程表达式为：
HT
u2C2u g
为提高水泵扬程，通常的出口工作角2
=6º~15º
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水泵的实际扬程
水泵的实际扬程H小于理论扬程HT 。原 因是：
叶槽内的水流除了沿叶槽方向运动外， 还有反旋流动，耗散了能量。
近、出口断面速度分布不均匀。 流动有水头损失。
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２．泵轴：带动叶轮转动的轴。
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2.4 离心泵基本方程
水流速度：
牵连速度 u= r
相对速度 w 绝对速度 C=u+w 工作角: 安装角:
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速度合成定理
C=u+w 进口：
圆周切向 C1u=C1cos 1 =u1-w1cos 1
H p2 p1 p2 pa pa p1 2.143m
g
g
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2. 扬程与管道水头损失的关系 对断面0-0和3-3应用伯努利方程：
z0
pa
g
v02 2g
H
z3
pa
g
v32 2g
hw
H z3 z0 hw H ST hw
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2.5 离心泵装置的总扬程
离心泵装置是指离心泵加上管道系统。 1. 扬程与水泵进、出口参数的关系 对于水泵进口和出口断面应伯努利方程：
z1
p1
g
v12 2g
Hm
z2
p2
g
v22 2g
hw12
Hm
(z2
p2
g
v22 ) 2g
(z1
p1
g
v12 ) 2g
hw12
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动量矩方程
一个叶槽的动量矩方程：
M= Q2 C2cos2 R 2 - Q1C1cos1 R1
由于 Q1= Q2 因此
M= Q(C2cos2 R 2 - C1cos1 R1 )
对所有的叶槽： M M
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动量矩方程
M= Q(C2cos2 R 2 - C1cos1 R1 )
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例 2-1 水泵抽水，已知：流量Q=120 l长d/1s==度00.l.321=52m3m030，/ms，压，吸水采水管用管直铸长径铁度d管2=l1，0=.23吸00mm水，，管吸压直水水径井管 水面标高58.00m，泵轴线标高60.00m，水 厂混合池水面标高90.00M。
叶轮给水体的功率（理论功率）：
NT=M= Q(C2cos2 R 2 - C1cos1 R1 )
记绝对速度的切向分量Cu= Ccos
记牵连速度 u= R 则： NT= Q(u 2 C2u- u1C1u )
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水泵的扬程
设单位重量水体获得的功率为HT ，即：
第二章 叶片式水泵
流体力学公式
动量方程： F Q(V2 V1)
作用在水体上的外力等于流出水体的动 量减去流入水体的动量
动量矩方程：作用在水体上的外力对于 某轴的矩等于流出水体的动量对该轴的 矩减去流入水体的动量对该轴的矩。
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速度合成定理：绝对速度C等于牵连速度u与相 对速度w的矢量和
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位置水头差、速度水头差远小于压强水头差， 如果不计损失，则水泵扬程近似地等于水泵 出口、进口的压强水头差：
H p2 p1
g
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水泵的进口真空表和出口压力表
用压力表测量出口的相对压强p-pa。 用真空表测量进口的真空压强pa-p。
H
p2 p1
g
p2 pa
w22=u22+C22-2u2C2cos 2
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动量矩方程
研究一个叶槽内的水体的动量矩方程。
作用在叶槽水体的外力对转轴的矩=流 出水体的动量对转轴的矩-流入水体的 动量对转轴的矩。
对单个叶槽，设弧长 s，厚度b，断面
积 F=bs。牵连速度u= R，相对速
度w，绝对速度C。工作角 ，安装角 。
圆周径向 C1r=C1sin 1 =w1sin 1 流量 Q1=b 1s1C1r= b 1s1w1sin 1 = F1 w1sin 1 余弦定理： w12=u12+C12-2u1C1cos 1
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C=u+w 出口：
圆周切向 C2u=C2cos 2 =u2-w2cos 2 圆周径向 C2r=C2sin 2 =w2sin 2 流量 Q2=b2s2C2r= b2s2w2sin 2 = F2 w2sin 2 余弦定理：
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叶片的形式：封闭式、半封闭式、开放 式
工作原理：叶片旋转时，叶槽内的水体 受到离心力的作用，蜗壳内的水体压强 增大，水被送往高处。
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2.2离心泵的主要零件
１．叶轮 单吸式叶轮、双吸式叶轮 封闭式叶轮、半开式叶轮、敞开式叶轮
g
pa p1
g
Hd
Hv
Hd称为压力水柱高， Hv称为真空水柱高， 水泵扬程等于压力水柱与真空水柱之和。
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例如：水泵出口的压力表读数为0.02MPa，进 口的真空表读数为0.001MPa。求此时水泵的扬 程H。
解：
p2 pa 0.02106 Pa
pa p1 0.001106 Pa
C uw
例：河的水流速度为u，小船以相对速度w向 对岸行驶：
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2.1 离心泵工作原理与基本构造
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叶轮：两个圆板夹 着叶片。叶片是若 干条弯曲的筋条。
叶轮旋转时，水流 的运动路线为：水 池-管口-吸水管-叶 轮吸水口-叶槽-蜗 壳-压水管