第三講：虹吸管及水泵的水力計算

水力分析與計算主講人：瞿泓虹吸管及水泵的水力計算簡單長管的水力計算圖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，水流則能通過虹吸管最高處引向其他處。

虹吸管的優(yōu)點在于能跨越高地，減少挖方。

圖4虹吸管示意圖

特點：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)；虹吸管長度一般不大，應(yīng)按短管計算。一、虹吸管的水力計算虹吸管水力計算內(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允許值。公式為：

已知上下游水位差、管徑，計算虹吸管的泄流量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，虹吸管各段長為l1=10.0m，l2=6m，l3=12m。管道沿程阻力系數(shù)λ=0.0285，虹吸管進口為無底閥濾水網(wǎng)，其局部阻力系數(shù)ζ1=2.5，其他局部阻力系數(shù):兩個折角彎頭ζ2=ζ3=0.55，閥門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允許值，直接代入公式即可。分析l2l2l1l3圖5虹吸管水力計算解法（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，實際真空高度5.92m小于允許真空高度7m，則真空高度沒有超過界限值。l2l2l1l3最大真空值發(fā)生處圖6虹吸管水力計算（2）校核虹吸管中最大真空值二、水泵的水力計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：一個抽水系統(tǒng)通過水泵轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)輪的作用，在水泵進水口形成真空，使水流在池面大氣壓強的作用下沿吸水管上升，流經(jīng)水泵時從水泵獲得新的能量，進入壓力管，再流入水塔。圖7裝有水泵的供水系統(tǒng)二、水泵的水力計算水泵的水力計算包括吸水管及壓力水管的計算。主要任務(wù)有：水泵安裝高度hs水泵的揚程hp水泵的裝機容量Nhshp二、水泵的水力計算

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7m水柱，公式為：二、水泵的水力計算以水池水面為基準面，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．水泵的揚程單位重量水體從水泵中獲得的額外機械能，稱為水泵的揚程hp。水泵揚程可根據(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械能一方面是用來將水流提高一個幾何高度，另一方面是用來克服吸水管和壓水管的水頭損失。二、水泵的水力計算

3．水泵裝機容量N計算水泵裝機容量就是水泵的動力機所具有的總功率。水流經(jīng)過水泵時，從水泵的動力裝置獲得了外加的機械能，動力機械的功率等于單位時間內(nèi)對水體