真空罐引水装置设计选用及设置要点

1、第20卷第1期Vol.2011999青岛建筑工程学院学报JournalofQingdaoInstituteofArchitectureandEngineering真空罐引水装置设计选用及设置要点冯林豹(青岛建筑工程学院环境工程系,青岛266033)高友好(青岛市高科技园)摘要真空罐引水装置是一种简单实用,安全可靠的水泵吸水装置,被广泛采用.本文针对该装置在运行中存在的问题,从设计选用及设置要点两个方面进行阐述,供设计时参考.关键词真空罐,自灌式,真空度中图法分类号TU821.5真空罐(又称负压罐、引水罐)水,简单实用、.然而,:(1)罐体容积偏小.(2).3).(4)水泵选择不合理(.究其原因

2、,不外乎设计不合理,对其工作,仅凭大概选用,或忽视了不同情况下的设置条件而致.本文就真空罐在应用中容易出现的问题,从设计原理及设置要点方面进行分析,找出原因.以求发挥真空罐的作用.1真空罐设计原理及其选用真空罐设计选用首先涉及到容积及相关尺寸的确定,如图一所示,其容积由三部分组成.(1)V=V1+V2+V3式中:V-真空罐容积(m3);V1-真空罐初次灌满水时罐内空气容积(m3);V2-罐内空气压力由Pa降到P1,两水面间容积(m3);V3-保护容积(m3).注:Pa为本地大气压.容积确定可分为计算法和估算法两种,现分述如下:1.1计算法如图一,水泵启动前先充水至2-2断面,此时罐内空气压力为

3、当地大气压Pa,然后启动水泵至正常运行状态时,水位降到3-3断面,罐内空气压力降至P1.根据波义耳定律有:(2)Pa(Vg+V1)=P1(V1+V2)写出断面0-0和1-1能量方程(以0-0断面为基准面)收稿日期:1998-09-18第1期冯林豹等:真空罐引水装置设计选用及设置要点71=H+hw2g2即:Pk=Pa-P12=H+hw2g(3)令式得:Pa-Pk=m,将(3)式代入(2)+(m-1)VDV2=mVg1(4)或h2=m()2󰃖L+(m-1)h1(5)(a)水泵启动前(b)水泵启动后(5)代入(1),则有:将式(4)、(6)V=m(VgV1)+V3图1或h=mD2&#

4、215;L+h1+h3(7)其中:Pa本地大气压(KPa);P1(KPa);3Pk()g(m);H水池最低设h(m);h1、h2、h3分别与V1、V2、V3对);(m);D真空罐直径(m);d吸水管管径3(m);hw(KPa);v吸水管流速(m󰃗s);水的容重(KN󰃗m);2g重力加速度(m󰃗s)(1)对真空罐、水泵及管路进行平面布置,真空罐吸水管长L基本确定,再根据流量及流速要求(吸水管流速一般<1.2m󰃗s)确定吸水管管径d.(2)h1和h3根据构造确定,建议h1=0.10.15;h3=d+0.2m.(3)初定D,h&#

5、983255;1.5,以降低PK值.D不宜过大,建议h󰃗D=22(4)因为PK=+hw=H+H+2g,其中:、1+L、d、v均已知,故d2g2PK为已知,所以m=Pa-Pk可以计算出.(5)按式(6)、(7)可计算V和h.(6)校核h󰃗.D是否合理,否则应调整重新按上述步骤计算(7)Pk应小于所选水泵的允许吸上真空高度Ps,注意计算水泵扬程时,应考虑到真空罐内为负压这一点.1.2估算法真空罐PK若用米水柱表示为HK,即HK=H+hw,H为吸水高度.根据常用水泵吸2g2程Hs值,水泵吸水高度通常不超过6m,吸水管长度L一般不超过10m,若按L=10m计,(2g2)

6、进行详细计算,也可根据吸水管径d和流速v查水力计算表得i+hw)可按(1+d2g2即:V=(4.04.5)Vg是可行的.估算法简便,只要把Vg算出,马上可确定罐容积V的大小,再根据h󰃗D的要求,确定罐体的高度h和直径D,并能满足工程要求.表1H(m)2+hw2g(m)HK(m)24562设置要点(,由式(6)知,V=mV1+V3,其容积可减少很多,如果在水泵吸水管和真空罐排气管之间再连接一条吸气管,如图二所示,不仅能减小罐容积,而且能保持水泵长期稳定运行.吸气管的作用是将由水中分离出来的气体及时随水流排走,不会积存于罐内,这样可长期稳定运行.(2)真空罐与气压罐组合给水系统.1

7、底阀;2排气阀;3吸气管1补充罐;2浮球补水箱;3气压罐图2图3如图三所示,当补气罐及水泵出水管上止回阀以前的管道水容积较小时(小于真空罐容积第1期冯林豹等:真空罐引水装置设计选用及设置要点73V2时)停泵后,在补气罐补气过程中,外界空气有可能进入真空罐,破坏了真空度,待下次启泵时不出水.这种情况在实际工程中曾发生过,后将补气罐容积加大而解决.解决方法可适当加大补气罐容积或增加一个浮球式补水箱.(3)选泵与水温真空罐引水装置在选泵时应注意以下问题:一是正确计算水泵扬程;二是注意水温.真空罐能使水泵实现自灌式吸水,但这与水池或开式水箱的自灌式吸水条件不同,它是在负压条件下吸水,所以在确定水泵静扬

8、程时应从水池最低设计水位算起,当从真空罐水位算起时,要把罐内的负压值考虑进去.真空罐装置用于循环冷却水或某些水温较高的工业废水(如印染废水)时,要特别注意水温这个条件,以免水泵产生气蚀.当依照流量和扬程选好水泵后,要根据实际水温对水泵的允许吸上真空高度Hs进行修正(Hs是标准状况下水泵的允许吸上真空高度,修正公式略),使修正后的Hs不得小于PK,否则会产生气蚀,破坏水泵正常工作,这种情况在实际工程中也发生过.3小结真空罐引水装置虽然简单,同时要注意其它条件,如水温、.此外罐体必须密封,否则都会参考文献StudyofChoosingandInstallingAutovacDrawingWaterEquipmentFengLinbao(Dept.ofEnvironmentalEngineering,QIAE)GaoYouhao(QingdaoIndustrialEstateofAdvancedScienceandTechnology)AbstractAutovacdrawingwaterequipment,withtheadvantagesofbeingsimple,practi2cal,safeandreliabe,haswidelybeenused.Todealwiththeproblemsintheoperationoftheequipment,thispape