第10章進(jìn)水建筑物3進(jìn)水池

1、第三節(jié) 進(jìn) 水 池 一、作用與設(shè)計(jì)要求1作用： （1）為水泵創(chuàng)造良好的吸水條件； （2）在泵機(jī)組檢修時(shí)截?cái)嗨鳎?（3）攔截水中污物。2設(shè)計(jì)要求： （1）各過(guò)水?dāng)嗝嬉休^為均勻的流速分布，防止偏流和大尺度回旋； （2）較小的水力損失； （3）池中無(wú)有害旋渦。3基本流態(tài)二、進(jìn)水池中的不良流態(tài) 1偏流、大回漩 2漩渦（1）表面渦表面凹陷渦 dimple vortex間隙吸氣渦 intermittent air entraining vortex連續(xù)吸氣渦（串通渦）continuous air entraining vortex同軸渦 coaxial vortex（2）水中渦submerged vo

2、rtex 附底渦 floor vortex 側(cè)壁渦 side wall vortex 后壁渦 back wall vortex 水中渦發(fā)生位置及漩渦強(qiáng)度取決于： a池內(nèi)水流的環(huán)流強(qiáng)度； b吸水管至池邊壁的距離。 而與喇叭淹沒深度沒有直接關(guān)系。三、不良流態(tài)的危害1導(dǎo)致過(guò)水?dāng)嗝媪魉俜植嫉牟痪鶆?，降低水泵的抽水性能（，Q）2空氣的吸入會(huì)嚴(yán)重影響水泵的效率并誘發(fā)汽蝕的產(chǎn)生。 1%（體積比）的空氣進(jìn)入泵內(nèi)，能引起離心泵效率下降15%；進(jìn)氣量超過(guò)10%，水泵便不能工作。3葉輪切割渦帶，使葉輪受力不平衡，導(dǎo)致振動(dòng)。4池內(nèi)漩渦方向的變化，導(dǎo)致Q、H的減小或電機(jī)超載。 漩渦方向與葉輪轉(zhuǎn)向一致：Q、H，降底泵的利

3、用率。 漩渦方向與葉輪轉(zhuǎn)向相反：N，導(dǎo)致超載。5不良流態(tài)必然導(dǎo)致能量損失的增加。四、進(jìn)水池中漩渦產(chǎn)生的原因分析1進(jìn)水條件 當(dāng)側(cè)向進(jìn)水時(shí)，由于主流偏移，橫向的流速梯度很大，往往導(dǎo)致水面渦的產(chǎn)生； 如果池中的流速過(guò)高，流經(jīng)喇叭口上層水流在撞到進(jìn)水池后壁或側(cè)墻再向喇叭口收斂時(shí)，就會(huì)形成側(cè)壁渦或后壁渦。 當(dāng)前池流態(tài)紊亂，具有漩轉(zhuǎn)動(dòng)量的水流進(jìn)入池中，也容易發(fā)生漩渦。2平面形狀3喇叭口淹深4懸空高 過(guò)小的懸空高易產(chǎn)生附底渦，懸空高從0.3開始減小時(shí)，吸水口下開始出現(xiàn)小渦點(diǎn)，當(dāng)減至0.1時(shí)，附底渦發(fā)生嚴(yán)重，并引起泵的汽蝕、振動(dòng)。5水泵或進(jìn)水管在進(jìn)水池中的位置6后壁距7水泵運(yùn)行工況的影響 立式泵如果在小流量工

4、況下運(yùn)行時(shí)，由于葉輪進(jìn)口處產(chǎn)生回漩的從生流，當(dāng)這種回漩的從生流達(dá)到某一強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)引起附底渦，并可能伸入喇叭口內(nèi)。五、進(jìn)水池尺寸的確定1池寬（sump width） a平面形狀的確定 b池寬B的確定： 假定吸水管管口平面流線為管口的漸開線: B= D1 (認(rèn)為水流均由喇叭口以下的水層提供，不符合實(shí)際) 池寬影響:泵站土建投資 池內(nèi)的流態(tài) 過(guò)大的池寬不僅增加工程量，而且由于整流作用的減弱反而利于漩渦的形成，惡化進(jìn)水條件； 池寬過(guò)小，由于池內(nèi)流速的增加，亦易形成表面渦或側(cè)壁的附壁渦。 B=D1的尺寸偏大，反而易使池內(nèi)水流產(chǎn)生偏流，并降低裝置效率，試驗(yàn)表明，B=(22.5)有較高的裝置效率。 綜合流

5、態(tài)工程量因素， B=(23)D12池長(zhǎng)（L）（sump length） 秒換水系數(shù)法： hBL1=KQ 同時(shí)規(guī)定 L(45)D1。 *注意：池長(zhǎng)、池寬的確定要與上部結(jié)構(gòu)的布置協(xié)調(diào)考慮，防止顧此失彼。3后壁距（T）（back wall clearance） 試驗(yàn)表明，在T很小的情況下，即使進(jìn)水池水位很低，也不會(huì)產(chǎn)生有害漩渦，僅有在兩角產(chǎn)生小的回漩，說(shuō)明T越小越好，但是，當(dāng)T過(guò)小時(shí)，由于流線的急劇彎曲，也會(huì)導(dǎo)致進(jìn)口的流速分布、壓力分布不均勻，同時(shí)，管口緊靠后壁，也會(huì)導(dǎo)致安裝上的不便。 一般取 T0.5D14懸空高 （ P） bottom clearance 假定喇叭口下的過(guò)水?dāng)嗝鏋榘肭蛎妫较蛄?/p>

6、速分布為雙曲線，則: a)國(guó)內(nèi)試驗(yàn)曲線、b)國(guó)外試驗(yàn)曲線 對(duì)立式軸流泵，當(dāng)P/D11.0時(shí)，將造成單面進(jìn)水，水泵效率開始下降。泵站設(shè)計(jì)規(guī)范（GB/T 50265-97）建議： 喇叭管垂直布置： P =（0.50.8）D1 喇叭管傾斜布置： P =（0.1.0）D1 喇叭管水平布置： P =（1.01.25）D1 *注意：有些河道泥沙較多，容易淤積及板結(jié)，這時(shí)，P應(yīng)考慮適當(dāng)放大。5臨界淹沒深度（critical submergence） 定義 不致發(fā)生有害表面渦時(shí)的管口淹深（hs）。 影響因素：a. 行近流速與流態(tài)； b. 進(jìn)水池邊界尺寸、形狀； c. 吸水管形狀與吸水形式； d. 波浪。 國(guó)內(nèi)外對(duì)淹深取值的研究很多，但出入很大，最小的為0.8D1。最大的為2.8D1，主要原因?yàn)椋?（1）試驗(yàn)條件不同； （2）進(jìn)水池流速模擬的準(zhǔn)則不同： Froude準(zhǔn)則 ： v= 0.5 Euler準(zhǔn)則 ： v= 0 （3）臨界淹深的定義不一 hs的確定方法： （1）陜西工業(yè)大學(xué) （2）日近騰正道 （3）美國(guó)水力學(xué)會(huì) （4）近似估算法綜合：hs=(1.21.8)D1 *注意：確定淹深時(shí)，規(guī)劃上給出的min沒考慮攔污柵、進(jìn)水閘的損失，因此，在設(shè)計(jì)中，千萬(wàn)要注意，特別是攔污柵損失，有大有小，按損失公式計(jì)算太小，個(gè)別情況攔污柵上下游水位差達(dá)1m以上，甚至更高。江蘇的大型泵站建設(shè)中一般取該損失為0.4m左