第4章水泵及水泵站
4.1 叶片式水泵
4.2 给水泵站
4.3 排水泵站
?复习的三个层面：
1.掌握基本概念
2.增强对问题正误的判断能力
3.提高对需要运算的问题进行快速计算的能力
?参考资料：
1.教材或大学教材《水泵及水泵站》（第四版）
2.室外给水设计规范
3.室外排水设计规范
4.泵站设计规范
4.1 叶片式水泵
?水泵：输送和提升液体的机器，它把原动机的机械能转化为被输送液体的能量，使液体获得动能或势能。
?按作用原理的不同可把水泵分为三大类：
叶片式水泵
容积式水泵
其他类型水泵
叶片式水泵
?依靠叶轮的高速旋转以完成其能量的转换
?叶轮中叶片形状不同，旋转时水流受到的质量力不同，
水流流出叶轮时的方向不同
?根据叶轮出水的水流方向可将叶片式水泵分为径向流、
轴向流和斜向流3种。即叶片式水泵可分为离心泵、混流泵、轴流泵三类
?离心泵——离心力作用，沿叶轮径向出水
?混流泵——离心力、轴向升力共同作用，斜向出水
?轴流泵——轴向升力作用，沿叶轮轴向出水
4.1.1离心泵工作原理
?教材
?叶轮高速旋转，液体受离心力作用，周边压力出水，中心负压吸水
?叶轮的转动机械能→液体的能量（位能+压能+动能）
灌水的作用
离心泵在启动之前，应先用水灌满泵壳和吸水管道，因为:
泵壳内液体离心力的大小与泵壳内液体的容重γ成正比：
r
g
W J 2
ωγ=
?J——转动叶轮中单位体积液体的离心力(kN)?W——液体体积，W=1 (m3)
?γ——液体容重(kN/m3)
?r——叶轮半径(m)
?ω——角速度(s-1)
γ水约是γ
空气
的800倍，J
水
也是J
空气
的800倍，在
叶轮进口形成的真空也是800倍：J水约形成600mmHg的真空
而J
空气只形成0.75mmHg的真空
r
g
W
J2
ω
γ
=
叶片泵的性能参数（共6个）
1.
流量（出水量）Q (L/s 或m 3/h)
2.
扬程（总扬程）H (m)
——液体经过水泵所获得的能量，即
H=△E=E 2－E 1（液体比能的增值）E 1、E 2——水泵进口、出口处液体的比能
E ——单位重量液体所具有的位能、压能、动能之和
g
v
p
Z E 22
+
+=γg
v v P P Z Z g v p Z g v p Z H 2)()()2(22
1
2212122111222
2-+
-+-=++-++=γγγ
扬程的常用单位换算
O
m H MPa kPa cm kg atm 22
101.098/11=≈==
H S T
H s d
H s s
水泵运行时扬程的计算
?
水泵进口处装有真空表，读数——H v
?出口处装有压力表，读数——H d
?
水泵的扬程可近似表示为：
H ≈ H d + H v
?
精确计算水泵运行时扬程的方法：
△Z ——水泵出口压力表所在位置与水泵进口真空表接点
速水头—水泵进口、出口的流—、g v g v m Z g
v v H H H v d 22)
(222
212
122?+-++=
△Z △Z——水泵出口压力表所在位置与
题9
在实际工程应用中，对于正在运行的水泵，水泵装置总扬程可以通过以下公式进行估算：H =（D ）。(A)H ss +H sd (B)H s +H sv
(C)H ST +H sv (D)H d +H
v
明确各符号的含义
选泵时水泵扬程计算
能量守恒：
液体的能量来源＝剩余能量＋过程中的能量消耗
得水泵装置的总扬程需满足：
H S T
H s d
H s s
h
H H h h H H H h h p H H H p ST d s sd ss d
s a
sd ss a
∑+=∑+∑++=∴∑+∑+++
+=+++
即)0(00γ
γ
H S T
H s d
H s s
H ——水泵装置的总扬程（m ），包括两部分：1.
H ST ——水泵装置的静扬程，即从水泵吸水井的设计水面到出水池最高水位之间的测压管高差（m ）(从吸水起点到送水终点)
H ST =H ss +H sd
H ss ——吸水地形高度或吸水扬程，在泵站设计中又称水泵的安装高度，吸水池测压管液面到泵轴的高差
H sd ——压水地形高度或压水扬程，泵轴到出水池测压管液面的高差
h
H H ST ∑+=
静扬程H
ST
?从水泵吸水井的设计水面到出水池最高水位之间的测压管高差
?封闭式水池要转化成敞开式（接测压管）进行计算
?H ST ＞0；H ST＝0；H ST＜0
2.
∑h ——水泵装置管路中水头损失的总和(m)
(从吸水起点到送水终点)∑h=∑h s +∑h d
∑h s ——吸水管路总水头损失
（吸水喇叭口到水泵进口的沿程+局部水头损失）（逐一计算）
∑h d ——压水管路总水头损失
（水泵出口到出水池的沿程+局部水头损失）（压水管路局部损失按沿程损失的百分数计）
h
H H ST ∑+=
题8
水泵装置总扬程包括两部分：将水由吸水井提升到出水池（或水塔）所需的(C)和消耗在管路中的水头损失。
(A)总扬程
(B)吸水扬程
(C)静扬程
(D)
压水扬程
基本概念的区分
2032
3
3≠+
∑+=≠v g
v h H H v ST 如消防喷嘴喷射出流，则所需要的水泵扬程若出水
叶片泵的性能参数
3.
轴功率N 或Ｐ(kW)——输入水泵的功率
s
m kg hp kW hp s m kg kW /751735.01/1021?==?=
叶片泵的性能参数
4.
效率η(%)：
有效功率N u (kW)——单位时间内流过水泵的液体从水泵
得到的能量N u =γQH （水泵输出功率）
轴功率N 中：1）ηN=N u ——输出到液体
2）(1-η)N ——损失在水泵内部
η——反映水泵性能及动力的利用程度
N
QH N N u γη=
==轴功率有效功率