1、吸上式運(yùn)行水泵引水筒選型設(shè)計(jì)計(jì)算引水筒常用于地面十式安裝水泵抽吸、壓送地下或半地下池內(nèi)存水，對廢(污)水池 尤為適用。不需設(shè)置底閥，不需設(shè)置地下泵房，具有免除檢修底閥的麻煩和方便水泵檢修 及節(jié)省土建投資的優(yōu)點(diǎn)；用一段隨水泵流量增大的DN615mm(1/81/2in)耐壓短管將 水泵出水管與引水筒注水管接通后可免除經(jīng)常補(bǔ)水，能實(shí)現(xiàn)一次灌水后，任何時(shí)侯啟動水 泵，均能保證正常出水。引水筒的基本結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)布置見下圖。引水筒1一筒體；2一謚流管及閥門；3一吸水管4一注水管及閥門；5一接水泵進(jìn)水管引水筒系統(tǒng)布置1一引水筒2一水池引水筒亦稱真空引水器、引水器，由閥門、注水管、筒體、吸水管、溢流管、水泵進(jìn)水

2、管等組成氣密性良好的密閉筒體。其運(yùn)行步驟和工作原理：泵啟動前，先開啟注水管和 溢流管的閥門，向引水筒注水。隨注入水位升高逐漸將筒內(nèi)和泵體空氣排出。當(dāng)溢流管口 有水流出時(shí)將溢流管和注水管的閥門關(guān)閉。泵啟動后抽吸水筒的儲水，使液面下降達(dá)到一 定的負(fù)壓后，將吸水管下的水不斷地吸入筒內(nèi)，從而保證水泵正常工作。設(shè)計(jì)時(shí)溢流管口 位置應(yīng)稍低于吸水管上端管口。溢流管的作用是排氣和觀察注水是否灌滿。在溢流管和注 水管上均應(yīng)設(shè)置氣密性閥門。引水筒體可設(shè)計(jì)成整體式焊接筒體或加蓋法蘭筒體。筒體結(jié)構(gòu)有平底式和盆底式二種，平底式引水筒常用于50m3 /h以下水泵，盆底式引 水筒常用于20200m3/h水泵。筒體結(jié)構(gòu)形式如

3、下：平底式引水筒1一吸水管；2一筒體；3一注水管及閥門 4謚流管；5接水泵進(jìn)水管。I_I盆底式引水筒1一筒體；2一液面計(jì)；3一謚流管； 4一密封墊片；5一頂蓋；6一吸水管； 7一注水管及閥門；8一接水泵進(jìn)水管。設(shè)計(jì)計(jì)算舉例水泵供出流量Q =160m3/h，引水筒頂部吸水管出口至最低液面高度A=6m，全進(jìn)水口水平距離B=6m，計(jì)算引水筒主要結(jié)構(gòu)尺寸。采用盆底式引水筒，預(yù)設(shè)吸水管內(nèi)流速u =1.3m /s =130cm/s。吸水管內(nèi)徑d1 =18.8 (Q /u) 05=18.8X(160 /1.3) 0-5 =208.6mm選用219X5(mm)低壓流體輸送用螺旋縫埋孤焊鋼管，內(nèi)徑d1 = 20

4、9mm = 20.9cm =0.209m。水泵啟動前引水筒內(nèi)氣體壓力水泵啟動前引水筒內(nèi)氣體壓力與外界大氣壓力相同：P1 =0.1MPa水泵啟動前氣體體積引水筒頂部吸水管出口處短筒節(jié)內(nèi)直徑d2=0.4m，溢流口下緣至頂蓋距離Hy =0.2m， 吸水管總長L =A+B =6 + 6 =12m。水泵啟動前氣體體積：V1 =0.785 (d 12L+d22H 1 ) = 0.785X(0.2092X12 X 0.42 X 0.2) =0.4366 0.44m3水泵啟動后引水筒內(nèi)氣體壓力先計(jì)算吸水管的總水力損失。總水力損失由沿程損失和局部損失等各項(xiàng)水力損失構(gòu)成，計(jì)算沿程損失要確定沿程阻力系數(shù)入，工業(yè)上有

5、二種途徑確定入值，一種是以紊流的 半徑為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)踐成果，整理成的半經(jīng)驗(yàn)公式，另一種是直接根據(jù)經(jīng)驗(yàn)結(jié)果綜合成的 經(jīng)驗(yàn)公式，前者具有更為普遍的意義。在圓管流中，不同的流態(tài)有不同的入值。在層流區(qū)，雷諾數(shù)ReV2300,入與相對粗糙度/d無關(guān)，只是Re的函數(shù)，入=64 /Re ； 在層流變?yōu)槲闪鞯倪^渡區(qū)，Re = 20004000，范圍很窄，實(shí)用意義不大；在紊流光滑區(qū)，4000VReV105，入仍與相對粗糙度/d無關(guān)，只是Re的函數(shù)，入= 0.31264 /Re025 ；當(dāng)雷諾數(shù)更大，105 VRe V106時(shí)，入=2 lgRe入05/ 2.51更為適宜；在光滑紊流向粗糙紊流的紊流過渡區(qū)，這一區(qū)域

6、內(nèi)雷諾數(shù)范圍：3000VReV106 (亦 有資料介紹為：4000VReV396 (d /s) lg(3.7d /Q )時(shí)，1 /入 0.5 =2 lg (2.51/ Re 入 0.5 + /3.7d)；在粗糙紊流區(qū)，管道阻力僅是管壁的相對粗糙度的函數(shù)，水流阻力與流速的平方成正 比，故亦稱阻力平方區(qū)，這一區(qū)域內(nèi)雷諾數(shù)Re382 (r 0/s)/入0.5 (r0為通流管的內(nèi)徑， 亦有資料介紹為：Re396(d /s) lg(3.7d /s) )，1 /入 0.5=2 lg (s/3.7d)。在應(yīng)用中，半經(jīng)驗(yàn)公式1 /入0.5 = 2 lg (2.51/ Re入0.5 +s /3.7d )適用于實(shí)

7、用管道 流的紊流光滑區(qū)、紊流過渡區(qū)、和阻力平方區(qū)。式中，對于光滑管，Re偏低，右邊括號 內(nèi)第一項(xiàng)很大，第二項(xiàng)值相對很小，可以忽略；當(dāng)Re很大時(shí)，式中右邊括號內(nèi)第一項(xiàng)很 小，可以忽略不計(jì)?？勺鳛槲闪餮爻套枇ο禂?shù)入的綜合計(jì)算公式，應(yīng)用范圍廣，與試驗(yàn)結(jié) 果有良好的符合性。確定吸水時(shí)管內(nèi)水流的流動狀態(tài)：水溫10C時(shí)水的運(yùn)動粘度v=0.0131cm2/s，雷諾數(shù)：Re = ud1/v =130 X 20.9 /0.0131 =207404.58 =2.074 X 105105 VRe (2.074X105)V106，流動狀態(tài)屬紊流過渡區(qū)。用半經(jīng)驗(yàn)公式1 /入0.5 = 2 lg (2.51/ Re入0.

8、5 +s /3.7d)計(jì)算入值需用試差法：即 先預(yù)設(shè)入值，代入公式右邊，計(jì)算后得出的入值與預(yù)設(shè)值相等或接近就可以了，否則要重 新預(yù)設(shè)并計(jì)算。鋼板卷管管壁的絕對粗糙度 =0.33mm，預(yù)設(shè)入=0.0231 /入 0.5 = 2 lg2.51/ (2.074X105 X0.0230.5)+0.33 / (3.7X209) =6.59077 入=0.02302； 與預(yù)設(shè)值接近，采用入=0.023。吸水管沿程阻力損失：h1=XLu2/2gd 1=0.023X12X1.32/ (2X9.8X0.209) =0.113866 Emm吸水管進(jìn)出口各1個(gè)，局部阻力系數(shù)：Z1 = Z2= 1，90焊接蝦殼彎頭4

9、個(gè)，局部阻力系數(shù)：z3= 0.72，吸水管局部阻力損失：h2 = (Z 1+Z2+ 4Z3)u2/ 2g =(1+1+4X0.72)X1.32/(2X9.8) =0.42080.421m吸水管的流速阻力損失：h3= u2/ 2g = 1.32/ (2X9.8) =0.086m總水頭損失：h = h1 + h2+h3=0.114+0.421+0.086 = 0.621m最低水位至吸水管出口垂直距離Hp = A = 6m水泵啟動后引水筒內(nèi)氣體壓力：P2= P1 -(Hp +h)X0.01 = 0.1-(6+0.621)X0.01 = 0.03379MPa水泵啟動后引水筒內(nèi)氣體體積用氣態(tài)方程(等溫變

10、化下的波義耳定律)計(jì)算V2= P1 V1/ P2= 0.1 X 0.44 / 0.03379 = 1.3m3水泵啟動后引水筒內(nèi)氣體體積V2使筒內(nèi)液位下降的高度取引水筒內(nèi)徑Dn= 1.2m,上部橢圓封頭容積V0= 0.24m3 ,引水管外徑d W1 = 0.219m, 引水管在引水筒內(nèi)長度m =1.4m；泵啟動后液位下降高度：HJ=(V2 -V0)/ O.785 (Dn2 -dW12)=(1.3 - 0.24) / (0.785X(1.22 - 0.2192 ) = 0.971m引水筒直壁高與水泵進(jìn)水管連接的引水筒出水管在真空狀態(tài)下運(yùn)行，管內(nèi)流速0.30.7m/s,取管內(nèi) 流速 0.6m，引水筒

11、出水管內(nèi)徑：d W2= 18.8 (160 / 0.6 ) 0.5 = 307mm，選用 0324X6 (mm)低壓流體輸送用螺旋縫埋弧焊鋼管；泵啟動后引水筒內(nèi)出水管不露出水面，仍被 淹沒；出水管外徑下緣離直筒下端H D=0.1m，向內(nèi)伸致筒體中心后下彎，管口端面距下封 頭內(nèi)底0.1m，下封頭高H 1 = 0.34m，為防止空氣進(jìn)入水泵，出水管下端口上方應(yīng)有足夠 液深，泵啟動后保持筒內(nèi)出水口下端面上方液深H Y= 0.8m。筒節(jié)直壁高：H2= Hj +H y= 1+0.8 = 1.8m高徑比 b = H2/ D n=1.8 / 1.2 =1.5，符合 1.21.8 的經(jīng)驗(yàn)值。引水筒總高取下封頭

12、底離地高H 0=0.4m，上封頭高H3= 0.34m，頂部短筒節(jié)高H 4=0.25m?？偢撸篐 = H 0+H 1 + H2+H3+H 4= 0.4+0.34+1.8 + 0.34+0.2 =3.083.1m壁厚計(jì)算方法一:按外壓圓筒要求計(jì)算。引水筒運(yùn)行時(shí)筒內(nèi)壓力P2低于大氣壓，筒外壓力P1等于大氣壓，屬外壓容器，為防 容器失穩(wěn)變形，按外壓容器設(shè)計(jì)。容器壁厚按滿足相同直徑內(nèi)壓容器忍0.3MPa時(shí)的最低 剛度要求，預(yù)設(shè)壁厚S/ =5mm，外徑D0 , = 1210mm，查碳鋼力學(xué)性能表，取彈性模 量 E = 2X105 MPa，屈服極限 oS =235MPa。計(jì)算臨界長度，并確定圓筒類型。長、短

13、圓筒的臨界長度：Ler= 1.17D/ (D0Z / SJ) 0.5= 1.17X1210X (1210/ 5)0.5= 22023mm短圓筒與剛性圓筒的臨界長度：Le= 1.3ES0Z / tS (D0 / %5)=1.3X2X105 X5/ (235X(1210/ 5) 0.5= 355.6mm上、下封頭直邊高度h Z = 40mm = 0.04m，實(shí)際圓筒長度等于筒節(jié)直壁高加二個(gè)封 頭的直邊高，圓筒長度：L = H2 +2hZ =1800 + 2 X 40=1880mmLer (217500mm) L (1880mm) LJ(357mm)引水筒屬短圓筒，兩端封頭可對筒壁起到支撐作用。工作

14、壓力 PG =P1 - P2 =0.1 - 0.03379 = 0.06621MPa，取設(shè)計(jì)工作壓力 PG =1.15Pg, =1.15X0.06621 = 0.0761415，取 PG= 0.08MPa，穩(wěn)定系數(shù)(穩(wěn)定性安全系 數(shù))m = 3。筒體壁厚；SJ = D0，(mPG/2.6EL / D/) 0.4 +C=1210X (3X0.08) / (2.6X2X105)X(1880 / 1210) 0.4 +C= 4.217+CC為壁厚附加量，C = C1 +c2 +c3C1為腐蝕裕量，取C1=1mm ； C2為鋼板厚度負(fù)扁差，查表求得C2= 0.5mm； C3為 加工減薄量，冷卷成型C3

15、= 0，熱卷、熱壓成型C3= 0.1S0 (4mm)o圓筒節(jié)壁厚附加量C = 1 +0.5+0 = 1.5mm封頭壁厚附加量C = 1+0.5+0.42 = 1.92mm圓筒節(jié)計(jì)算壁厚 S0，= 4.217+C，= 4.217+1.5 = 5.717mm封頭計(jì)算壁厚：S 0 = 4.217 + C = 4.217+1.92 = 6.137取圓筒節(jié)壁厚：S 1 = 6mm，封頭壁厚：S 2=7mm。方法二為簡化計(jì)算過程，按內(nèi)壓容器的要求計(jì)算。取設(shè)計(jì)壓力P = 0.2MPa,工作溫度100C時(shí)Q235A碳素鋼許用應(yīng)力o=113MPa, 焊縫單面焊對接焊、不作無損探傷，取焊縫系數(shù)=0.6筒體計(jì)算壁厚：S0 , =PD./ (2。6PS ) +C=0.2X1200/ (2X113X0.6 0.2)+C = 0.18mm + C為滿足剛度要求，取S0 , = 5mm，壁厚附加量C與上相同圓筒節(jié)計(jì)算壁厚SJ = 5+1.5 = 6.5mm，封頭計(jì)算