水泵的水力计算
吸水管和压力水管 吸水管: 短管 压力水管:长管
吸水管的水力计算
确定管径和水泵最大允许安装高程
吸水管的管径一般是根据允许流速计算，通常吸 水管的允许流速约为0.8～1.25 m/s，或根据有关规范 确定。
流速确定后，管径可按下式计算
4Q d
π v允
水泵的最大允许安装高程，取决于水泵的最大允 许真空度hv 以及吸水管水头损失hw 。计算方法和虹 吸管允许安装高程的计算方法相同。
4
4
考虑断面1-吸1和水水管泵进口断面2-2的能量方程，则
z
z s
h v
( 2
l d
v2 )
2g
23
1 zs 0
1
0 23
压水管
压力管的水力计算
确定管径和水泵装机容量 压力管管径一般是根据经济流速确定，重要工程应选 择几个方案，进行技术经济比较。
对于给排水管道可按公式确定 d xQ0.8
式中，x 为系数，一般取x ＝ 0.8～1.2； d 为管径（m）； Q 为流量(m3/s)。
4
4
z
1 zs 0
1
23
0 23
例 用离心泵将湖水抽入 水池，流量为0.2m3/s， 湖面高程为85.0m
4
4
z
1 zs 0
1
23
0 23
水池水面高程为105m， 吸水管长度为10.0m， 水泵允许真空 hv= 4.5m
(
l1
l2 d
1
2) v2
2g
6.24
m
0
0
0v0 2g
2
＝z
s
pB
v2 2g
hw
zs
pB
v2 2g
(
lB d
1
v2 2)
2g
pB
zs
(
lB d
1
2)v2 2g
hv
zs
hv
(
l1
d
l2
1
v2 2)
2g

6.24
m
0
0
ζ1 h1 H
1
1
λ
h2
2
2
λ
ζ2 d1 ζ3
ζ4
d2
ζ5
0
0
l3
n 0.014 4
z
λ ＝ 8g 8 9.8＝0.024 C 2 56.72
1
μc ( l
d
＝
1
＝0.571
i )
0.024 35 0.5 2 0.365 1 1
Q c A 2gH 0.571 0.25 3.14 12 19.6 1 1.985m3 / s
虹吸管中最大真空一般发生在管道最高位置。
6 有压管道的恒定流
6.1 概述 6.2 简单管道的水力计算 6.3 虹吸管及水泵的水力计算 6.4 串联管道的水力计算 6.5 并联管道的水力计算 6.6 沿程均匀泄流管道的水力计算 6.7 分叉管道的水力计算
6.3 虹吸管及水泵的水力计算
6.3.1 虹吸管的水力计算
虹吸管是一种压力输水管道，顶部弯曲且其高程高于 上游供水水面。在虹吸管内造成真空，使作用虹吸管内 产生真空，水流则能通过虹吸管最高处引向其他处。
1
0 23
压水管
0 0 0v02
2g
Ht＝z 0 hw14
4
4
H t z hw14 z hw12 hw34
N P 吸1水γ0Q0管0HtP (kW)
z
23
1 zs 0
1
0 23
压水管
0 0 0v02
2g
H t＝z 0 hw14
H t z hw14 z hw12 hw34
例 有一渠道用两根直径为1.0m的混凝土虹吸管来跨 越山丘， 渠道上游水位为▽1＝100.0m，下游水位为▽2 ＝99.0m，虹吸管长度l1 = 8m l2= 15m；l3 = 15m，中间 有60°的折弯两个，每个弯头的局部水头损失系数为 0.365，若进口局部水头损失系数为0.5；出口局部水头 损失系数为1.0。试确定：
l1
l2
6.3 虹吸管及水泵的水力计算
6.3.1 虹吸管的水力计算 6.3.2 水泵的水力计算
一个抽水系统通过水泵转动转轮的作用，在水泵 进水口形成真空，使水流在池面大气压强的作用下沿 吸水管上升，流经水泵时从水泵获得新的能量，进入压 力管，再流入水塔。
4
4
吸水管 z
23
1 zs 0
1
0 23
压水管
NP
QHt 1000 P
(kW)
式中，Ht 为水泵向单位液体所提供的机械能，称为水 泵的水头或者扬程（m）；
ηP 为水泵和动力机械的总效率。
0 0 0v02
2g
H t＝z 0 hw14
H t z hw14 z hw12 hw34
NP
QHt 1000 P
(kW)
水泵的输入功率
上式表明：
水泵向单位重量液体所提供的机械能
将水流提高一个几何高度 克服全部水头损失
例题： 4-5 用离心泵将湖水抽到水池中去，流量为 0.2（m3/s），湖面高程为85.0m，水池水面高程为 105.0m，吸水管长度为10.0m，水泵的允许真空 hv = 4.5m，吸水管底阀的局部水头损失系数为2.5；弯 管的局部水头损失系数0.3，水泵入口前的渐变收缩 段局部水头损失系数为0.1；吸水管沿程水头损失系 数为0.022，压力管道采用铸铁管，其直径为500mm， 长度为1000m，n = 0.013。
当虹吸管中的最大允许真空度为 7mH2O时，虹吸管 最高安装高程 zs为多少？
l2 B
l1
zs
B
0
0
l3
z
l2 B
l1
zs
B
0
0
l3
z
虹吸管为淹没出流
求流量
l2 B
Q vA c A 2gz
z 1 2 100.00 99.00 1.0m
l1
zs B
1
C
1
1
R 6＝
1
（
1
6
）
＝56.7
水泵的装机容量
考虑1-1断面和4-4断面的能量方程，注意两者之间存 在水泵。考虑两个断面之间的能量方程时，应考虑有 水力机械对水流所作功。
水泵的装机容量
4
4
考虑1-1断面吸和水4-4管断面的能量方程，注意两者之间存 在水z泵。考虑两个断面之间的能量方程时，应考虑有 水力机械对水流所2作功3 。
1 zs 0
虹吸管的优点在于能跨越高地，减少挖方。 虹吸管 长度一般不长，故按照短管计算。
1 pa
1
虹吸管顶部 zs
2z
2
虹吸管顶部的真空压强理论值不能大于最大真空值 （10mH2O）。
当虹吸管内压强接近该温度下的汽化压强时，液体 将产生汽化，破坏水流连续性，可能产生空蚀破坏， 故一般虹吸管中的真空值7～8mH2O。
本题最大真空发生在第二个弯头前的B-B 断面。 考虑0-0断面和B-B 断面的能量方程，则
l2 B
l1 zs B
0
0
l3
z
l2 B
v
l1 zs B
0
0
l3
z
0
0
0v0 2g
2
＝z
s
pB
v2
2g
hw
zs
pB
v2
2g
(
lB d
1
2) v2
2g
pB
zs
(
lB d
1
2
)
v2 2g
hv
zs
hv