自吸罐简介及设计

简报大纲一、自吸桶简介二、自吸桶的设计计算三、设计计算实例在工程设计中，为节省工程用地或因工艺流程需要，常将水池设计成地下水池，为了减少土建工程，又常将水泵设置在地面上。对于小型水泵常在其吸水管上设置底阀，采用吸水管灌水的方法启动水泵。由于腐蚀、杂志影响等原因，底阀在使用一段时间以后，普遍泄漏较严重，影响水泵的启动运行。也有的采用真空泵抽除泵内和吸水管中的空气经行水泵启动。该装置用于水泵站内水泵自动充水，使所有水泵经常处于充水状态，随时可以启动任何一台水泵。用该装置可以使地面式水泵站实现自动化操作，可甩掉传统的半地下自灌充水式自动化泵站设计。因此可节省大量泵站建设费用，避免了水泵被淹的可能性。该装置气密性能好，自动化程度高，操作方便，工作安全可靠。水泵第一次启动前，打开通气阀d，打开补水阀C，将自吸桶自进水管a顶部一下部分灌满水。水泵启动时，自吸桶水位不断下降，桶内空间不断增大，并产生负压，当桶内产生的负压足以克服水管顶和水池水面高差、进水管阻力及水流动能时，则可将水池的水提升到吸水桶并最终使自吸桶进出水量达到平衡。水泵流量Q,m3/h水泵在标准状态下（一个标准大气压、水温20）的最大允许吸上真空高度Hs,m当地大气压HA，kPa实际水温t，℃计算条件接管a：进水管，可按管内流速V1=0.6—1.2m/s,计算得直径DN1接管b：出水管，接水泵进水口。出水管管径可同水泵口径，但水泵进水口口径通常偏小，因而一般按管内流速V2=0.8—1.5m/s计算出水管管径DN2。接管c：吸水罐补水口，口径取25—50mmHg：吸水罐出水口与地下水池液面的高差，Hgmax为水泵的安装高度。h：进水管出水口和出水口（水泵吸水口）的高差，决定吸水罐的存水量h1：水泵启动到额定转速时吸水罐水位与水泵吸入口的高差，最小高差h1min可使吸水罐产生最大负压，以便在极限高差Hgmax情况下水泵的正常工作。可取h1min=DN2/2+0.2。而一定的Hg与一定的吸水罐水位h1是对应的。允许吸上真空高度：水泵不发生汽蚀，其入口处允许的最低绝对压力，以液柱高度表示Hs，称为泵的允许吸上真空高度。当水泵不在标准状态（一个大气压、20℃）下运行时，水泵的实际允许吸上真空高度Hs’应根据Hs进行修正。Hs’=Hs-（10.33-HA）-（Ht-0.24）=Hs+HA-Ht-10.0910.33—标准大气压，换算为mH2O柱的值Ht—实际水温t℃下的汽化压力，kPa，计算中换算为为mH2O柱吸水罐的最大负压应保证水泵不发生汽蚀。吸水罐的水面和水泵吸入口的能量方程为：Hmax+v2/g+h1min=H入min+v2入/g+h2Hmax—吸水罐的最大负压（最小压力）H入min—水泵吸入口的最小压力v—吸水罐内存水截面流速，数值很小，可忽略不计v入—水泵吸入口流速h2—水泵吸入管的水头损失则Hmax=H入min+v2入/g-h1min+h2………………1吸水罐最大负压时其进水管出口断面和水池液面的能量方程为：HA+v20/g=(Hgmax+h)+Hmax+v21/g+h1v—吸水罐内存水截面流速，数值很小，可忽略不计v1—吸水罐进水管流速h1—吸水罐进水管的水头损失则Hmax=HA-(Hgmax+h)-v21/g-h1……………2由式1、2整理得：HA-H入min=(Hgmax+h)+v21/g+v2入/g-h1min+h1+h2=Hs’…………………………3吸水罐所产生的最大负压应能保证水池设计最低水位的水吸入罐；A、水泵启动前吸水罐的空气体积ΣV0=V罐头+V管=π（2DN1）2/4×1.25DN1+π（Hgmax+h）×DN12/4=5πDN13/4+π（Hgmax+h）×DN12/4理想气体状态方程：PV=nRT在等温状态下，由理想气体状态方程可知压强P与体积V成反比。即HAΣV0=HmaxΣVmaxΣVmax=HAΣV0/HmaxB、吸水罐最大负压时空气体积ΣVmax=V罐头+V负压=5πDN13/4+（Ф2-DN12）(h-h1min)/4h=（4ΣVmax-5πDN13）/π（Ф2-DN12）+h1minA、水泵参数：Q=50m3/h、Hs=6m、D入=80mmB、夏季时当地大气压：HA=997.2kPa=10.17mH2O水温：t=20℃可求水泵的实际最大允许吸上高度：Hs’=6+10.17-10.33=5.84计算可得：DN1=125mm，V1=1.132m/sDN2=125mm,V2=1.132m/sV入=2.763m/s由公式3可得（h1、h2数值较小，可忽略不计）Hgmax+h=5.65m由公式2可得吸水罐的最大负压为：Hmax=4.456mH2O吸水罐尺寸Ф，h的计算：ΣV0=5πDN13/4+π（Hgmax+h）×DN12/4=5π/4×0.1253+π/4×0.1252×5.65=0.07701m3ΣVmax=HAΣV0/Hmax=10.17/4.456×0.07701=0.17575m3则h=（4ΣVmax-5πDN13）/π（Ф2-DN12）+h1min=（4×0.07701-5π0.1253）/π（Ф2-0.1252）+h1min=0.214/(Ф2-0.0156)+0.263分别取Ф=0.5，0.6，0.7则对应的h=1.176,0.884,0.714实际可取Ф=0.6，h=0.9由Hgmax+h=5.65m可得：Hgmax=4.75考虑到h1，h2的影响，并留有余地，可取Hgmax=4m真空引水罐使用于无自吸功能的下吸式（水低泵高）水泵，PG系列真空引水罐结构独特，真空度高，从而保证了水泵较高的工作效率，是代替真空引水泵的最佳选择。真空引水罐的容积可按下列简化公式计算:（L+H）×S=0.14V或V=7(L+H)×S式中：L-吸水管垂直高度（一般不大于6m）与水平长度之和H-真空引水罐高度S-吸水管截面积V-真空引水罐总容积计算实例以爱之味为例：其中L=6mH=1.2mD=125mm,S=0.0133mm可得真空引水罐的容积V=0.67m3可得引水罐的直径为0.85m