水泵设计的问题

目 录 一 几点说明 1 第一题 这本书有什麽用处 1 第二题 管道的直径怎样叫法 1 第三题 怎样选择管道材料 3 二 管道水力计算 5 第四题 什麽叫做管道的流量 怎样计算管道的流量 5 第五题 在流速相等的条件下 Dg200 管子的流量是 Dg100 管子的流量的几倍 6 第六题 有没有简单的方法 可以记住各种管子的大致流量 7 第七题 管道里的流速有没有限制 7 第八题 管道里的流量不变 他的流速会不会变化 8 第九题 压力和流速究竟有什麽关系 8 第十题 压力表上的压力大小用公斤表示 例如 2 公斤的压力 另外 我们又常说多少 高水柱压力 例如 5 米高水柱的压力 它们之间有什么关系 9 第十一题 压力差和管道的阻力有什么不同 9 第十二题 管子的阻力怎样计算 10 第十三题 怎样使用铸铁管水力计算表 11 第十四题 表 4 的铸铁管水力计算表做了哪些简化 会不会影响计算的准确度 13 第十五题 从铸铁管水力计算表可以找到那些规律 14 第十六题 知道管道阻力的规律有什么用处 15 第十七题 怎样具体利用表 4 进行计算 15 第十八题 表 4 查不到的流量 流速和阻力 应该怎样计算 16 第十九题 在实际工作中 究竟怎样体现一段管道的压力差产生一定的管道流速 18 第二十题 管道的总阻力包括哪些部分 19 第二十一题 管道的局部阻力应该怎样计算 19 第二十二题 究竟实际管道的阻力应该怎样计算 20 第二十三题 局部水头损失 局部阻力 的计算比较麻烦 有没有简化的计算方法 24 第二十四题 在一条用口径的管道上 两头的压力差定了后 管道里的流量和流速也就定 了 24 那么 管道两头真正的压力究竟反映什么要求 24 第二十五题 钢管的阻力能不能用表 4 来计算 25 第二十六题 小管径钢管的阻力怎样计算 26 第二十七题 铸铁管水力计算表 表 4 对于其它的管材和流动物资的阻力计算由没有用处 27 第二十八题 蒸汽管的流量和阻力怎样计算 28 第三十题 混凝土排水管道的流量和流速怎样计算 31 三 水泵选择 33 第三十一题 什么叫作水泵的总扬程 33 第三十二题 什么叫作水泵的吸水扬程 33 第三十三题 水泵的型号怎样表示法 34 第三十四题 水泵的性能包括哪些项目 35 第三十五题 怎样从水泵型号 估计出水泵的流量 39 第三十六题 怎样选择水泵的型号 40 第三十七题 再作设备计划的时候 管线还未定 怎样选水泵 41 第三十八题 离心式水泵为什么能吸水 42 四 管件 44 第三十九题 光滑万头的长度 即弯曲部分 怎样定 怎样计算 44 第四十题 焊接弯头的尺寸是怎样定的 下料总长度怎样计算 45 第四十一题 断节的长度怎样计算 47 第四十二题 为了在钢管上画出断节 必须先画出断节的展开图来 展开图是怎样画出来 的 49 第四十三题 应用表 18 焊接弯头尺寸和表 19 断节展开尺寸时 应注意哪些问题 51 第四十四题 三通和四通的管件展开图怎样画法 52 第四十五题 异径管 同圆心的大小头 的展开图怎样画法 55 第四十六题 偏心异径管 偏心的大小头 的展开图怎样画法 56 第四十七题 为什么要计算钢管受热后膨胀的长度 应该怎样计算 58 第四 八题 方形伸缩器的尺寸是怎样决定的 怎样选用 58 一 几点说明 第一题 这本书有什麽用处 管道工人和新参加管道设计 施工人员 在实际工作中 经常碰到一些管道和水泵方面的 设计和计算问题 但在这方面还没有比较通俗的参考书 作者针对这一情况编写了这本书 书中除介绍有关管道和水泵的基本知识外 还列出了有关管道和水泵设计 计算的基本数 据 可作为一本简易参考资料使用 全书共有四十八个题例 包括三个基本内容 第一 管道简易设计和计算方法 以室外给 水铸铁管为主 但也介绍了工业锅炉蒸汽管及其它一些常用管道的计算知识 跌入 水泵 的选型 第三 在管道安装过程中经常碰到的一些问题 如钢制管道零件的加工尺寸及蒸 汽管道伸缩器的选用数据等 钢制管件包括弯头管 三通管 四通管 以下简称弯头 三 通 四通 以及同心 偏心大小头异径管等 第二题 管道的直径怎样叫法 管道的直径有两种叫法 一种叫它的内径 一种叫它的外径 铸铁管和一般的钢管 指白铁管或黑铁管 又称水 煤气管 的内径又叫做公称通径 用 Dg 表示 D 是代表直径的意思 g 是 公 字拼音的第一个字母 一般说 管子直径是它的 内径 用毫米表示 例如 直径 100 毫米的管子 可以表示成 Dg100 管子 但要注意管子 的真正内径和它的公称通径往往是不相等的 有的相差比较大 当我们计算管子横断面的 准确面积时 就应该用真正的内径 不能用公称通径 另外 还有一种叫法 把管子叫成几吋的管子 吋 读称英寸 1 吋可以折合成 25 毫米 所以 Dg100 的管子也叫做 4 吋管 表 1 1 列出白铁管和黑铁管管径的对照尺寸 白铁管指镀锌钢管 黑铁管指一般钢管 从 表中看出 Dg100 的管子 真正的内径为 106 毫米 Dg150 毫米的管子 真正内径为 156 毫 米 表 1 2 为普通压力铸铁管 简称普压铸铁管 的部分管径的尺寸对照 由表中可以看 出 这种铸铁管的公称通径和它们的真正内径是一致的 白铁管和黑铁管尺寸 表 1 1 公称通径 Dg 毫米 英制 吋 外径 毫米 壁厚 毫米 真正内径 毫米 103 8172 2612 5 151 221 252 7515 75 203 426 752 7521 25 25133 53 2527 0 3211 442 253 2533 75 4011 2483 541 502603 553 6521 275 53 7568 0 80388 5480 5 10041144106 15061654 5156 铸铁管 普通压力 尺寸 表 1 2 砂型离心铸铁管砂型立式铸铁管公称通径 Dg 毫米 英制 吋 外径 毫米 壁厚 毫米 真正内径 毫米 外径 毫米 壁厚 毫米 真正内径 毫米 753 91 08 076 0 1004 117 08 5100 0 1506 168 09 0150 0 2008217 68 8200 0217 69 8198 0 25010268 89 4250 0268 810 4248 0 30012320 210 1300 0320 211 1298 0 35014371 610 8350 0371 611 8348 0 40016423 011 5400 0423 012 5398 0 45018474 412 2450 0474 413 2448 0 50020525 812 9500 0525 813 9498 0 表 1 1 和表 1 2 列出的各种管道 承受的工作压力都是 7 5 公斤 厘米 2 是一种常用的管道 所以叫做普压管 当工作压力增加或减少 管壁就要相应地加厚或减薄 但这种高压和低 压的管道 它们的外径和公称通径相同的普压管的外径是一样的 所以 管壁的加厚或减 薄只是引起真正内径的缩小和加大 内径大致相同的同一种管道 它们的外径都是相同的 这使管道尺寸的一般规律 这也就 是公称通径和真正内径不一致的原因 再铸铁管和一帮昂观众 由于壁厚变化不大 公称 通径的数值比较简单 用起来也方便 所以采用公称通径的叫法 但由于管壁变化幅度较 大的管道 一般就不采用公称通径的叫法了 无缝钢管就是典型例子 同一外径的无缝钢管 它的壁厚有十几种的规格 例如 外径 108 毫米的无缝钢管 壁厚 从 3 毫米一直到 9 毫米 真正的内径在 102 90 毫米范围内变化 这样 就没有一个合适 的尺寸可以代表内径 所以无缝钢管的规格一般用 外径 壁厚 来表示 例如 108 4 和 108 6 的无缝钢管 外径皆为 108 毫米 壁厚分别为 4 及 6 毫米 管壁很厚的无缝钢管只 用在压力很高的管道上 其管壁厚度都在 3 5 8 毫米范围内 而且只应用于蒸汽管道和制 造管道零件 可参考表 10 及表 18 等的无缝钢管尺寸 为什麽不按公称通径加工管子的内径呢 因为 加工管子时把管子的外径制造成一样大小 好做接头 但当管子承受的压力不同的时候 就要改变管壁的厚度 这样 管子的内径就 相应地发生变化了 所以 不要按公称通径加工管子的内径 第三题 怎样选择管道材料 表 2 是一个选择管道的参考资料 表中 白铁管指镀锌钢管 黑铁管指一般钢管 Pg 表示 公称压力 P 代表压力 g 代表 公 字拼音的第一个字母 单位为公斤 厘米 2 t 表示摄氏 温度的度数 Pg 最高为 13 公斤 厘米 2 指一般工业锅炉的压力 某一种管材所适用的范 围 在表中由不同的面积形状反映出来 例如 室外管道输送公称压力 9 13 公斤 厘米 2 的饱和蒸汽 从 Dg25 到 Dg150 应用无缝钢管 从 Dg25 到 Dg150 的白铁管和黑铁管可以 用于室内 外的凝结水和室内给水 Dg25 和 Dg50 的白铁管和黑铁管可以用于室内 外的 热水和给水 Dg80 以上的室外给水管应用铸铁管和石棉水泥管 Dg80 到 Dg150 的热水管应 用无缝钢管 管道材料的选择 表 2 流动压力 Pg kg cm2 室内或 Dg 公称通径 毫米 物资及水温 t室外255080100150200250300400500 Pg 8室内 饱和蒸 汽Pg 9 13 室外无缝钢管 室内 Pg 8或 凝 结 水 室外 白 铁 管 热 水 Pg 8 t 130 室内及 室外 无缝钢管 室内 螺旋缝电焊钢管 给 水 Pg 10 T 50 室外 黑 铁 管 稀酸 稀碱液 Pg 2 5 6 0 室内硬聚氯乙烯 室内 铸铁管 雨水 室外 陶土管 室内排水铸铁管钢筋混凝土 混凝土管 生产污 水 室外 陶土管 陶瓷管 室内 排水铸铁管 陶土 管 生活污 水 无 压 室外 陶土管 混凝土管 二 管道水力计算 第四题 什麽叫做管道的流量 怎样计算管道的流量 一根水管 在一定的时间内 流过一定体积的水 这个水的立方米的数值就是管子的流量 例如 在一小时内流过 1 立方米的水 就叫做 1 小时 1 立方米的流量 用米 3 时表示流量 的单位 时间也可改用 1 秒 1 分甚至 1 天 体积也可以改用升或毫升等 这样可以组成 其它的流量单位 如米 3 秒 升 秒等 管子里的流量 是由管子的横断面的面积和水流 的速度相乘得来的 每小时的流量公式如下 流量 3600 管子面积 流速 管子面积 3 14 半径 2 或 管子面积 0 785 半径 2 式中 流量单位为米 3 时 流速单位为米 秒 半径或直径单位为米 3600 是 1 小时折合成 的秒数 因为面积 米 2 流速 米 秒 的结果得米 3 秒 指 1 秒钟内的流量 因此 折 合成 1 小时的流量米 3 时 就要乘上 3600 这个数 例 1 Dg100 的管子 流速为 1 米 秒时 流量是多少 解 流量 3600 管子面积 流速 先把直径换算成米 管子面积 米 2 则 流量 3600 0 00785 1 28 3 米 3 时 注意 上式不仅适用于水 也适用于其它液体或气体 如果管道里流的是水 我们计算的 就是多少米 3 时的水 如果流的是蒸汽 我们算得的就是多少米 3 时的蒸汽 流量 也可以用重量来表示 因为 1 米 3 的水恰好是 1 吨 所以我们又把水管的 1 米 3 时 的流量 说成 1 吨 时的流量 例 1 如果说的是水管 28 3 吨 时 但如果说的是蒸汽管 就不能把 1 米 3 时说成 1 吨 时了 因为 1 立方米蒸汽只有几公斤重 而且蒸汽的重量是随 它的压力变化的 例如 压力为 10 公斤 厘米 2 的蒸汽 每立方米只有 3 5 公斤重 1 米 3 时的蒸汽流量只合 5 5 公斤 时 因此 如果 28 3 米 3 时 是蒸汽流量 就应该说成 28 3 5 5 156 公斤 时 从上式可知 在管子直径已定的情况下 如果管子里的流速变化的时候 流量也要跟着变 化 变化的关系如下式 例 2 Dg100 的管子 当流速为 1 米 秒 流量为 28 3 吨 时 求流速 2 米 秒时 流量是多 少 解 则 第五题 在流速相等的条件下 Dg200 管子的流量是 Dg100 管子的流量的几倍 由于直径 200 是直径 100 的两倍 所以 有人往往会误认为 Dg200 管子的流量也是 Dg100 管子流量的两倍 这是错误的 正确答案 Dg200 管子的流量是 Dg100 管子流量的 4 倍 这是从下列公式推算出来的 Dg200 管子和 Dg100 管子分别代表大管子和小管子 所以 上面公式 实际是管道流量公式的一个应用 因为从流量公式可得 大管子流量 3600 0 785 大管子直径 2 流速 小管子流量 3600 0 785 小管子直径 2 流速 利用数学的演算方法 把两个公式的两边相除 得 然后再用小管子流量乘等式的两边 就得大管子流量的计算公式 这一公式还可以写成 因此 我们知道 在流速相等的情况下 一根 Dg200 管子可以顶 4 根 Dg100 管子使用 一 根 Dg500 管子可以顶 4 根 Dg250 管子使用 这里没有考虑阻力不相等的问题 参看第十五题 同样计算 这也就是说 一根 Dg200 管子可以顶 16 根 Dg50 管子使用 从上述情况看出 当两根管子 流速相等时 两根管子的流量各自与其直径的平方成正比 第六题 有没有简单的方法 可以记住各种管子的大致流量 有的 如果我们记住 Dg100 为 30 吨 时 再利用管径与流量的关系 其他管径的管子流量 就可以推算出来了 如 Dg200 管子的流量为 22 30 120 吨 时 Dg300 管子的流量为 32 30 270 吨 时 Dg50 管子的流量为 Dg25 的管子流量为 这 30 吨 时的流量是怎样来的 我们已知 当流速为 1 米 秒时 Dg100 管子的流量是 28 8 吨 时 那麽流量 30 吨 时的流速 只比 1 米 秒稍大一些 因此粗算时 我们可以认为流速 也是 1 米 秒 这样好记又好算 同样 记住 Dg100 管子流量 30 吨 时的流速是 1 米 秒 其他流速的流量 也可以利用流速 和流量的关系算出来 例如 当流速提高为 2 米 秒时 流量就是 当流速降为 0 5 米 秒 时 流量就是 因此 Dg100 管子的流量算出来 其它管径的流量也就同样可以算出来 第七题 管道里的流速有没有限制 管道里流速的大小是一个经济问题 同样的管子 管子大流速就小 这时虽然输送水的电 费低了 参看下面流速与阻力的关系 但管子的费用就高了 相反 如果管子很小 虽然 管子价钱低了 但经常输送水的电费高了 所以 这中间有一个最合算的流速 见表 3 流速一般限制范围 表 3 适 用 条 件流速 米 秒 室外长距离管线 Dg 500 Dg200 Dg200 Dg1 型 边长 臂长 1 型 边长 臂长 1 每一种类型伸缩器 在同样的管道膨胀长度下 有不同的尺寸 这就应该根据安装地点的 尺寸来选择伸缩器的类型 安装方形伸缩器有两种方法 一种是预拉的方法 另一种是不预拉的方法 表 24 的尺寸是按预拉计算的 在安装伸缩器时 先把它拉开膨胀长度的一半 怎样使用表 24 选择伸缩器 第一 管道膨胀长度按第四十七题的例子计算 第二 根据管道膨胀长度从表 24 中选用伸 缩器 找出臂长 井从表所附公式计算出边长 但要特别注意 在预位和不预位的两种不 同施工条件下 选择出来的伸缩器尺寸是完全不同的 现用上例数据说明如下 上例中 长 30 米钢管的热膨胀长度为 50 毫米 如果安装时把管道两头固定住 中间加焊 伸缩器 焊时把伸缩器的两臂向外撑开 25 毫米 使焊好后 伸缩器的管壁中 预先憋住一 个允许的向外撑开的力量 相当干管壁中的应力为 700 800 公斤 厘米 2 那么 当管通受 热的膨胀量达到 25 毫米时 管道两端将伸缩器两臂向里挤压 25 毫米 恰好和安装时向外 撑开的 25 毫米对消掉 因此 把原来憋在管壁里面的应力也对消了 但当管道脚胀量上升 到 50 毫米时 新增加的 50 25 25 毫米 还要使伸缩器的两臂向里挤压 25 毫米 这新挤压 的 25 毫米又在仲缩器的管壁中产生一个新憋的应力 它的大小和那个预先憋住的允许的 700 800 公斤 厘米 2 应力完全一样 不过性质相反罢了 即原来受拉的部位变成受压的部 位 受压的部位变成受拉的部位 新憋的应力将永远在伸缩器的运行过程中存在 所以不 能过大 一般限制在 700 800 公斤 厘米 2 范围内 这就是上面说的允许应力 从上例看出 如果在安装伸缩器时 不预先拉开 25 毫米 那么 在伸缩器的运行过程中 将憋住由于伸缩器的两臂向里挤压 50 毫米 所产生的应力 比允许的 700 800 公斤 厘米 2 大出了一倍 因此 原来的伸缩器就不安全 必须选用尺寸较大的伸缩器 使伸缩器管 壁里的应力下降到 700 800 公斤 厘米 2 范围内 这就说明预拉伸缩器的安装方法 好处 就在于可以减小伸缩器的尺寸 表 24 中的伸缩器 都是按预拉热膨胀长度一半设计的 这些伸缩器在预拉一半热膨胀长度 和达到全部热膨胀长度时 管壁中的应力约在 700 800 公斤 厘米 2 范围内 但是 如果在安装伸缩器时没有预拉 那么 使用表 24 所列伸缩器的允许膨胀长度就要降