《水泵及水泵站》教材总结.docVIP

《水泵及水泵站》教案 PAGE PAGE 32 第一章、前言 本课程的特点和学习要点 本课程是一门专业基础课，对给排水工程专业而言，一方面是学生学习的基础课的向专业课的延伸，另一方面是学生学习专业课的基础。在该课程中学生初步接触到工程方面的概念，并进行第一个课程设计。因此，本课程的教学既要注重基本理论，又要强调工程实践。引导学生建立理论学习是工程实践的基础，工程实践是理论学习的目的。 本课程以水力学、电工学、机械零件等课程为基础，在教学过程中，对涉及到相关课程的知识点进行复习和延伸，以巩固和拓展学生的知识面。 本课程一方面要注重理论体系的学习，又要培养学生建立工程方面的意识，强调理论知识是进行工程实践的基础，只有将理论和实践紧密结合，才能成为一名出色的工程技术人员。 教学重点 让学生了解水泵及水泵站在给排水工程中的作用和地位 在工程术语中，水泵站是为大家所熟悉的名词。这是由于水泵是属于通用性的机械类而广泛应用于国民经济的各个部门。随着现代工业的发展，采矿、冶金、电力、石油、化工、市政以及农林等部门中，各种形式的泵站很多，其投资和规模越来越大，功能分类愈来愈细。 在给排水工程中，水泵及水泵站是必不可少的部分，城市给水的取水工程、管网的压力调节、废水处理、水处理的加药系统等，都离不开水泵及水泵站。在城市排水中，有雨水排水泵站、污水排水泵站。 从经济的角度看，城市供水企业一般都是用电大户。在整个给水工程的用电中，95%~98%的电量是用来维持水泵的运转，其它的2%~5%用在制水过程中的辅助设备上。以一般的城镇水厂而言，泵站消耗的电费，通常占制水成本的40%~70%，甚至更多。就全国水泵机组的电能消耗而言，它占全国电能总耗的21%以上。因此，通过科学调度优化，提高机组设备的运行效率；采用调速电机，扩大水泵机组的高效工作段；对设备陈旧的机泵，及时采取更新改造等措施，都是降低泵站电耗的重要途径。 由于水泵在给排水工程应用的广泛性和泵站在制水成本中占有较高的比例，因此学好《水泵及水泵站》这门课程是相当必要的。 第二章、叶片式水泵 叶片式水泵在水泵中是一个大类，其特点是依靠叶轮的高速旋转以完成其能量的转换，将机械能转化为水的动能和势能，达到输送水的目的。在城镇及工矿企业的给排水工程中，大量使用的水泵是叶片式水泵，其中以离心泵最为普遍。本章将以离心泵为重点，进行详细介绍和说明。 教学重点：离心泵工作原理和构造、离心泵的基本方程式、离心泵装置的总扬程、离心泵的特性曲线、离心泵的定速运行工况、离心泵的调速运行工况、 离心泵并联与串联运行工况、离心泵的吸水性能。 教学难点：离心泵的基本方程式、离心泵并联与串联运行工况。 2.1、离心泵的工作原理 通过对敞口容器中，绕圆筒中心作等速旋转运动时，圆筒内水压的分布来揭示离心泵工作的基本原理，如图1所示。 图1 旋转圆筒中的水流运动 取如图所示的坐标系，以顶点O为坐标原点，应用流体的全微分方程， dP=ρ(Xdx+Ydy+Zdz) X、Y、Z—分别为流体在x，y，z方向上的加速度 X=ωx2 Y=ωy2 Z=-g 则：dp=ρ(ωx2dx+ωy2dy-g dz) 积分得：P= 在O点时 P=Pa，z=0，x=0，y=0，r=0，解得：C= Pa ∴ 显然，容器内最小压强位于原点O处，其值等于大气压Pa，最大压强位于容器底部的边缘，r=0.5D、z=-H处，即为： 离心泵就是基于这一原理来工作的，所不同的是离心泵的叶轮、泵壳都是经过专门的水力计算和设计来完成的。 2.2、离心泵的构造 离心泵是由许多零件组成的。下面以给排水工程中常用的单级离心泵为例，来说明各零件的作用、材料和组成。 离心泵的结构图见教材P5。 在离心泵的零件中，叶轮和泵轴是离心泵中的转动部件，泵壳和泵座是离心泵中的固定部件，此二者之间存在着3个交接部分，它们是：泵轴与泵壳之间的轴封装置为填料盒；叶轮与泵壳内壁接缝处的减漏装置为减漏环；以及泵轴与泵座之间的转动连接装置为轴承座。 叶轮 叶轮是离心泵的主要零件。叶轮的形状和尺寸是通过水力计算来决定的。选择叶轮材料时，除了考虑离心力作用下的机械强度以外，还要考虑材料的耐磨和耐腐蚀性能。目前多数叶轮采用铸铁、铸钢和青铜制成。 叶轮一般分为单吸式与双吸式两种。叶轮按其盖板情况又可分为封闭式叶轮、敞开式叶轮和半开式叶轮三种形式。 泵轴 泵轴是用来旋转叶轮的，常用材料是碳素钢和不锈钢。泵轴应有足够的强度和足够的刚度。叶轮和轴用键来联结。 泵壳 离心泵的泵壳通常铸成涡壳形，其过水部分要求有良好的水力条件。叶轮工作时，沿涡壳的渐扩断面上，流量是逐渐增大的，为了减少水力损失，在水泵设计中应使沿蜗壳渐扩断面流动的水流速度是一常数。水由蜗壳排出后，经锥形扩散管而流入压水管。蜗壳上锥形扩