局部流动损失是怎样形成的

计算水泵扬程时，要考虑水泵入口的局部水头损失，设计手册能找到局部阻力系数ζ＝1.0，其中流速是水泵进口流速，该部分算为进水管的管路损失。所以泵进水管内流速一般应在0.7—1.3米/秒的范围内为好，对泵的安装高程影响不是很大。

弯头

碟阀

止回阀

对水流都有阻力，产生水头损失.

管路的产生沿程水头损失：

h=SLQ^2=（入L/D）V^2/(2g)

弯头

碟阀

止回阀产生局部水头损失,计算公式一样，但局部阻力系数j不同，可查水力手册：h=j

V^2/(2g)

管道及其配件弯头、碟阀、止回阀等的总水头损失加上提水高度应等于水泵的额定扬程，否则会降低效率，甚至抽不上水。一般情况下，管道系统的水头损失大了，水泵的出水量会减少。

流量为100立方米/小时的水泵，如果与管道系统是匹配的，那进水口的流量也就是100立方米/小时左右。

引言

水泵是污水处理工程中必不可少的设备之一，其作用是将相对高程较低的污水提升至后续相对高程较高的处理单元，为污水处理的顺利进行提供足够的动力。水泵选型是否正确对整个系统的稳定性，投资和运行的经济性、运行效果的合理性都有着重大的影响。

1 影响水泵选型的因素

1.1 水泵安装现场的环境

通常在污水处理中所采用的水泵分为两种，一种安装于污水外，称为离心泵即干式泵，另一种直接安装在污水中，称为潜水泵。两种泵各有其优缺点，需根据不同的场合进行选择。

离心泵运行时，叶轮的叶片高速旋转产生离心力，将介质输送到高压端出口，并在吸入口形成负压吸入介质以此循环。由于其安装于污水外，运行时只有水泵的吸水管和叶轮淹没在污水中，能够保持设备的干燥，避免泵体受污染，方便后续的管理、养护及维修。但是由于其构造关系，如果水泵中没有水就无法进行介质的输送，且极易损伤叶轮和泵体导致设备损坏。

潜水泵的工作原理也是利用离心力，但由于泵体安装于水池内，运行时水泵及管件均淹没在水中，不存在进水管灌水及水泵吸程的问题，水池的有效容积会更大，其缺点是设备浸入污水中会受到腐蚀，养护管理及维修较为麻烦。

当污水处理厂占地面积不大，对水泵的安装环境无特殊要求，建议采用潜水泵；若水池深度超出水泵吸程，则必须采用潜水泵。当污水处理厂的占地足够大，且客户要求水泵安装于水池外，可以考虑采用离心泵。当水泵必须置于液体外，且启动液面低于水泵叶轮淹没水位时，必须选用带引水辅助设备的离心泵或自吸泵。

1.2 水泵输送的介质

污水处理中涉及到的污水种类繁多，有人们日常生活排放的生活污水，有工业生产中排放的生产废水，且不同行业排放的工业废水特性也各不相同，只有选择合适的水泵，污水处理工程的运行才能稳定和有效。

根据输送介质中所含杂质的多少可将水泵分为清水泵和污水泵两种。清水泵对输送介质的清洁度要求较高，一般要求介质中固体体积含量不超过0.1%，粒度不大于0.2mm，否则极易堵塞水泵，对泵体、叶轮造成损坏。污水泵的结构原理同清水泵一样，但进行了一些内部构造的更改，如加大水泵流道、增大叶轮间隙、取消叶轮护圈、增加锯齿片等，因此可以输送含杂质较多的介质。

针对各类污水选择水泵的原则如下：

1）对于清洁度较高，物理化学性质类似于清水的污水，如清洗废水、含油废水等，建议采用清水泵进行输送；

2）对于含有大量杂质（如较大固体颗粒、各种纤维）的污水，如生活污水、纺织业废水、造纸业废水等，必须选择污水泵来作业。

3）对于有腐蚀性的或高温的污水，必须有针对地选用特殊材质的耐腐蚀泵，如塑料、不锈钢等材质制造的水泵，否则泵体容易被腐蚀，使整个系统的运行受到影响。

1.3 水泵具体型号的选择

在选择水泵的具体型号前，首先需要根据具体的设计参数计算出所需水泵的流量和扬程，然后根据实际水泵的特性曲线进行比较和选择。

1.3.1 水泵流量的计算

与大型泵站相比，污水处理工程由于排水总量有限，且一般均设有较大的污水调节池，水泵的运行流量较为稳定。根据工程设计水量和设计水泵数量，即可计算出单台水泵的设计流量。

Q=Q总

n（m3/h）Q-单台水泵设计流量（m3/h）；

Q总-工程平均小时流量（m3/h）；

n-水泵台数（台）。

对于小流量的工程一般采用2台水泵，1用1备；对于大流量的工程可采用3台水泵，2用1备，运行时2台水泵同时运行，若使用中的水泵出现故障则更换备用水泵，故障水泵可拆下进行维修，这样备用水泵的投资比1用1备要更经济。采用多台水泵时应尽量选用同型号水泵，方便维护管理。

1.3.2 水泵扬程的计算

水泵总扬程由水泵吸水高度、扬水高度及管路水头损失三方面决定，一旦水泵流量、管径及管道布置确定，水泵设计扬程就可确定。

H≥h1+h2+h3+h4（m）H-水泵总扬程（m）；

h1-吸水管水头损失（m），一般包括吸水喇叭口、90°弯头、直线段、阀门，渐缩管等；

h2-出水管水头损失（m），一般包括渐扩管、止回阀、阀门、短管、90度弯头（或三通）、直线段等；

h3-集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差（m）；

h4-安全水头（m），估算扬程时可按0.5m~1.0m计；详细计算时应慎用，以免工况点偏移。

下面分别为不同安装高度水泵扬程的计算示意图

图1水泵扬程计算示意图

对于污水处理工程而言，水泵的主要作用是提升高程而不是长距离送水，输水管路一般不长，沿程阻力损失可忽略不计，水头损失只需计算局部阻力损失即可。

1.3.3 比较选择

通常水泵的制造商会针对其生产的每一款水泵提供如图2所示的H-Q曲线和-Q曲线。其中H-Q曲线为水泵的高程-流量特性曲线，-Q曲线为水泵的效率-流量曲线。针对每个不同的工程，计算得出实际所需要的水泵的高程为Hc，流量为Qc，在上图中显示为一个具体的坐标点（Qc，Hc）。

选取水泵的原则如下：

1）选取的水泵的H-Q曲线必须同时满足流量和扬程的要求。理想状态是（Qc，Hc）能落在曲线上，但实际工程中这种情况很少，此时必须在保证流量的前提下，让水泵工况点扬程略高于设计扬程，从H-Q曲线图上看也即所选择的水泵的H-Q曲线需要略高于工程需求点（Qc，Hc）。

2）一般水泵的工况点不会是水泵的最高效率点，但要求工况点应靠近水泵的最高效率点，以保证水泵的运行效率。从η-Q曲线图上显示为Qc位于η-Q曲线的波峰位置附近。同时，由于水泵在运行过程中，水池中的水位是变化的，水泵或者水泵组在这个范围内变化时都应处于高效区。

2 结论

本文从污水处理中水泵的选型出发，介绍了各类常用水泵的特点和使用要求，以及选择水泵型号需要考虑的关键点，供工程技术人员参考

水泵性能参数一、什么是水泵的流量

流量是指水泵单位时间内输送液体的体积或重量。用Q表示，常用的单位是m3/h、m3/s、L/s或t/h。水泵铭牌上的流量是水泵的设计流量，友称额度流量。泵在该流量下运行效率最高。

水泵的性能参数二、什么是水泵的扬程

扬程是指单位重力液体从水泵进口到出口所增加的能量，也即单位重力的水经过水泵后获得的能量。用H表示，单位是mH2O,一般简称为m。水泵铭牌上的扬程是这台泵的设计扬程，即相应于通过设计流量时的扬程，又称额度扬程。

水泵的性能参数三、什么是水泵的功率

功率是指单位时间内水泵所做的功，单位为KW。

1、水泵的有效功率

有效功率又称水泵的输出功率，是指单位时间内流过水泵的液体从水泵那里获得的能量。用Pu表示。

2、轴功率

轴功率又称水泵的输入功率，是指动力机传递给水泵轴的功率。用P表示。水泵铭牌上的轴功率是指对应于通过设计流量时的轴功率，又称额定轴功率。

3、配套功率

配套功率是指为水泵配套的动力机功率，用P配表示。一般在水泵铭牌或样本上都标有配套功率的数值。

水泵的性能参数四、什么是水泵的效率

效率是指水泵的有效功率与轴功率之比的百分数，它标志着水泵能量转换的有效程度，是水泵的重要技术经济指标，用η表示。水泵铭牌上的效率是对应于通过设计流量时的效率，该效率为水泵的最高效率。水泵的效率越高，表示水泵工作时的能量损失越小。

水泵轴功率不可能全部传递给输出的液体，其中必有一部分能量损失。水泵内能量损失可分为三部分，即水力损失、容积损失和机械损失。

1、水力损失和水力效率

水流流经水泵的吸入室、叶轮、压出室时产生摩擦损失、局部损失和冲击损失。摩擦损失是水流与过流部件壁间的摩擦阻力引起的损失。局部损失是水流在泵内由于水流速度大小与方向发生变化引起的损失。冲击损失是泵在非设计工况下运行时水流在叶片入口处、出口处及压出室内引起的损失。水力损失越大，水泵的扬程越小。未考虑水泵内水力损失的扬程为理论扬程HT,则水泵扬程H与理论扬程H与理论扬程HT之比，称为水力效率ηh。

2、容积损失和容积效率

水流流过叶轮后，有一小部分高压水经过泵体内间隙(如减漏环)和轴向力平衡装置(如平衡孔)泄露到叶轮的进口，另有一部分从轴封装置处泄漏到泵体外，消耗了一部分能量，即容积损失。漏损q越大，水泵的出水量Q越小。通过水泵出口的流量Q与通过泵进口的流量Q+q之比称为容积效率ηV。

3、机械损失和机械效率

叶轮在液体中旋转时，前、后盖板外表面与液体产生摩擦损失(即轮盘损失)，泵轴转动时轴和轴封、轴承产生摩擦损失，克服摩擦损失消耗了部分能量，即机械损失，机械损失功率用Pm表示。从泵的输入功率中扣除机械损失后，叶轮传递给液体的功率称水功率，用Pw表示。

水泵的效率是容积效率、水力效率与机械效率的乘积。提高水泵效率，必须减少水泵内的各种损失。提高水泵的效率，除了从水力模型、选用材质、加工工艺、部件等方面加以改善和提高外，使用单位还要注意正确选择泵型、保证安装质量、合理调节运行工况和加强维护管理，才能使水泵经常在高效率状态下运行，达到节约能源、降低成本和提高经济效益的目的。

水泵的性能参数五、什么是水泵的吸水性能

允许吸上真空高度或必须汽蚀余量是表征水泵吸水性能的参数。在泵站设计时，需要根据吸水性能参数确定水泵的安装高程。允许吸上真空高度用Hs表示，必须空化余量用(NPSH)r表示，单位为m。

水泵的性能参数六、什么是水泵的转速

转速是指泵轴每分钟旋转的次数，用n表示，单位是r/min。铭牌上的转速是水泵的设计转速，又称额定转速。转速是影响水泵性能的重要参数，当转速变化时，水泵的其他五个性能参数表都发生相应的变化。

主要原因是流体经局部阻碍时，因惯性作用，主流与壁面度脱离，其间形成漩涡区，知漩涡区流体质点强烈紊动，消耗大量能量；此时漩涡区质点道不断被主流带向下游，加剧下游一定范围内主流的紊动，从而加大能量损失；局部专阻碍附近，流速分布不断属调整，也将造成能量损失。

S-管道系统的总摩阻系数（s^n/m^3n-1,即n=2时单位是s^2/m^5)Q-水泵的出水量（m^3/s),所以你可以求△h