【導讀】污水處理要求運行平穩(wěn)，各種運行參數(shù)都好控制，以降低運行成本。調(diào)節(jié)池是指調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)的構(gòu)筑物，它的作用是對水量和。水質(zhì)的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)污水pH值、水溫，有預曝氣作用，還可以用作事故排水?；瘯r調(diào)量池水位以及泵的出流量隨時間的變化過程。通過實體模型實驗研究數(shù)學模型。中涉及到的、可能對泵的出流量產(chǎn)生影響的因素，并驗證推導的數(shù)學模型的可行性。的問題，并提出改進措施，完成泵提升式調(diào)量池的優(yōu)化設(shè)計。工程實際中泵提升式調(diào)量池的池底面積盡可能大一些；

　　

【正文】 。 泵的出流量公式 X STXHHQ SS?? ? 21kHk?? （ 8） 則有 2 21kHQ k?? 整理 ,得 212H kQ k?? 代入 (7)式中得 200m179。/h 水泵提升式調(diào)量池建模與設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 共 63 頁 第 20 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 11 1 10 11 1 0 1 1 2 011 1 2 02 l n 2 ( )Q k Q kt A Q k A k Q k k HQ k k H?? ? ? ? ??? （ 9） （ 9）式反映的是平衡過程中 ,泵出流量與時間的關(guān)系。 200m179。/h 水泵提升式調(diào)量池建模與設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 共 63 頁 第 21 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 3. 泵提升式調(diào)量池實體模型實驗 . 實驗目的 （ 1） 掌握泵特性曲線以及管道特性曲線的測量方法； （ 2） 研究靜揚程的變化對泵出流量的影響； （ 3） 研究閥門開啟度對泵出流量的影響； （ 4） 繪制調(diào)量池水位和泵出流量同時間的關(guān)系曲線，與所得的數(shù)學模型相比較，驗證推導的數(shù)學模型是否可行。 （ 5） 分析進水為矩形波時調(diào)量池對水量的調(diào)節(jié)能力 ,即研究泵提 升式調(diào)量池的消峰作用。 . 實驗原理 . 離心泵裝置的工況點 （ 1）通過對離心泵特性曲線的理論分析與實際測定，可以看出，每一臺泵在一定的轉(zhuǎn)速下，都有它自己固有的特性曲線，此曲線反映了該泵本身潛在的工作能力。這種潛在的工作能力在現(xiàn)實泵站的運行中，就表現(xiàn)為瞬時的實際出水量（ Q）、揚程（ H）、軸功率（ N）以及效率（ ? ）值等。我們把這些值在 QH 曲線、 QN 曲線、以及 Q?曲線上的具體位置，稱為該泵裝置的瞬時工況點，它表 示了該泵在此瞬時的實際工作能力。 （ 2）圖解法求離心泵裝置的工況點 離心泵裝置工況如圖所示。畫出離心泵樣本中提供的該 QH 曲線，再按公式 STH H h???，在沿 STH 的高度上，畫出管道損失特性曲線 Qh?? ，兩條曲線相交于 M 點。此 M 點表示將水輸送到高度為 STH 時，泵供給水的總比能與管道所要求的總比能相等的那個點，稱它為該 泵裝置的平衡工況點（也稱工作點）。只要外界條件不發(fā)生變化，泵裝置將穩(wěn)定地在這一點工作，其出水量為 MQ ,揚程為 MH 。 （ 3）數(shù)解法求離心泵裝置的工況點 離心泵裝置工況點的數(shù)解，其數(shù)學依據(jù)是如何由泵及管道特性曲線方程中解出 Q和 H值，也即由下列兩個方程式中求解 Q、 H值。 2()STH f QH H SQ???? 現(xiàn)在確定 ()H f Q? 函數(shù)關(guān)系。 現(xiàn)假設(shè)水泵廠樣本中所提供 QH 曲線上的高效段，可用下列方程的形式來表示，QH? Qh?? STH 圖 31 離心泵裝置的工況 Q H M ∑ h 200m179。/h 水泵提升式調(diào)量池建模與設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 共 63 頁 第 22 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 即 XXH H h?? 式中 H—— 泵的實際揚程； XH —— 泵在 Q=0 時所產(chǎn)生的虛總揚程； Xh —— 相應(yīng)于流量為 Q 時，泵體內(nèi)的虛水頭損失之和， mXXh S Q? ； XS —— 泵體內(nèi)虛阻耗系數(shù)； m—— 指數(shù)。對給水管道一般 m=2 或 m= 現(xiàn)采用 m=2，則得 2XXH H S Q?? 圖 22 為上式的圖示形式。它將泵的高效段 2XSQ視為曲線的一個組成部分，并延長與縱軸相交得 XH 值。然后，在高效段內(nèi)任意選取兩點的坐標，代入上式則有 221 1 2 2XXH S Q H S Q? ? ? 對于一臺泵而言： 122221XHHS ?? ? 因 1H 、 2H 、 1Q 、 2Q 均為已知值，故可以求出 XS 值，繼而求出 XH 值。 則有 22X X STH S Q H SQ? ? ? ? 即 ???? SS HHQ X STX 當 STH 一定時，即可求出泵相應(yīng)工況點的流量和揚程 【 16】 。 200m179。/h 水泵提升式調(diào)量池建模與設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 共 63 頁 第 23 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ . 離心泵出水流量的改變 既然離心泵裝置的工況點是建立于泵和管道系統(tǒng)能量供求平衡的關(guān)系上，那么，只要兩種情況之一發(fā)生改變時，其工況點就會發(fā)生轉(zhuǎn)移。這種暫時的平衡點，就會被另一種新的平衡點所代替。 在定速運行的情況下，離心泵裝置工況點的改變，主要是管道系統(tǒng)特性曲 線發(fā)生改變而引起的 【】 。 在本實驗中，泵的工況點的改變引起了泵出流量的變化。由于泵本身的型號，泵運行的實際轉(zhuǎn)速都是固定的，因此只可能是管道系統(tǒng)特性曲線的變化引起了工況點的改變。而管道系統(tǒng)特性曲線的變化主要是由調(diào)量池水位變化或者管路中閘閥調(diào)節(jié)引起的。 調(diào)量池水位發(fā)生變化時，泵的靜揚程會發(fā)生改變，從而引起管道系統(tǒng)特性曲線的改變；使用閘閥調(diào)節(jié)時，閥門開啟度小時，管道局部阻力增加， S 值增大，管道系統(tǒng)特性曲線變陡，泵裝置出水量減少，閥門開啟度增大時則反之。 綜上所述，本實驗研究調(diào)量池水位變化和管路中閘閥調(diào)節(jié)兩個因素對 泵出水的影響。 0 XH 2XXh S Q? H H Q 圖 32 離心泵虛揚程 200m179。/h 水泵提升式調(diào)量池建模與設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 共 63 頁 第 24 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ . 實驗裝置與實驗器材 . 實驗器材的選用 （ 1） 本實驗中的調(diào)量池采用已制作好的水池，其外形尺寸為：長寬高： 1250 800 600 mm，包括保護高度 100mm； （ 2） 在實驗前先檢查池子是否漏水，若有漏水現(xiàn)象發(fā)生，使用塑料焊條重新焊接； （ 3） 供水的高位水箱水位必須保持不變，這樣流量才會穩(wěn)定，可以通過溢流管來實現(xiàn)； (4) 高位水箱由水龍頭供水，當水龍頭供水量小于水箱的出水量而使水箱水位不能保持時，用兩個水龍頭進水； （ 5）管徑的確定， 本實驗進出水管均采用 PVC 塑料管。 調(diào)量池有 效容積為： 1250 800 500= 3m ，水力停留時間取 1h，則進水流量為 / mh? ，調(diào)量池的斷面流速為 0 .3 3 0 .8 2 5 /0 .5 0 .8 mh?? 實驗選用 DN20,內(nèi)徑為 16mm 的 PVC 管，則管內(nèi)流速為 224 4 0 . 3 3 0 . 4 6 / 0 . 8 2 5 /0 . 0 1 6 3 6 0 0Qv m s m sD?? ?? ? ? ??? 因此采用 DN20 的 PVC 管是符合要求的。 （ 6）泵的選用 使水箱水位保持溢流管高度， 將水箱的兩個出水閥門全開，用量筒和秒表測得水箱的出水流量。測得的流量約為 365mL/s。 因為本實驗的研究的是泵的出水量與調(diào)量池進水量在后者突變后由初始平衡狀態(tài)逐漸達到新平衡狀態(tài)的過程，因此泵的流量應(yīng)該大于 365mL/s。此外，因為在實驗中泵的出水閥門一般不是全開的，所以實驗所需泵的流量相對于 365mL/s 的流量值還應(yīng)有較大的富余。 綜上，我選用的是 型泵，其相關(guān)參數(shù)如表 22 所示： 表 31 （ 7）水泵工作揚程的測量 功率（ W） 電壓（ V） 頻率（ Hz） 轉(zhuǎn)速（ r/min） 額定揚程（ m） 最高揚程（ m） 額定流量（ 3/mh） 最大流量（ 3/mh） 90 220 50 2860 612 10 1 200m179。/h 水泵提升式調(diào)量池建模與設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 共 63 頁 第 25 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 在實際應(yīng)用中 ,泵的工作揚程可由下式計算 : dVH H H?? 其中 dVHH、 分別表示承接點壓力表、真空表的讀數(shù)換算的水頭。 因此，在泵前與泵后分別安裝一個真空表與壓力表以測量 泵的揚程 ,方法詳見具體實驗部分。 （ 8）調(diào)量池水位的測量 原先計劃在調(diào)量池后利用三通接一根測壓管來測調(diào)量池水位 ,但一方面調(diào)量池到測壓管之間的水頭損失計算可能有較大誤差 ,另一方面在管路上接泵后 ,因為泵前會有一個真空度 ,會使測壓管的液位不穩(wěn)定 ,因此實際實驗中放棄了這一想法。為了完成對調(diào)量池液位的測量 ,我使用一個側(cè)壁透明的池子作為實驗用水池 ,這樣可以用鋼尺直接測量而同時避免因不能平視而造成較大誤差的問題。 （ 9）泵出流量的測量 原先計劃用超聲波流量計來測量泵的出流量，但經(jīng)過實驗驗證 ,超聲波流量 計在測量小管徑的流量時誤差很大 ,因此用秒表和量筒測定流量。 . 實驗所需材料表 實驗所需材料如表 22 所示。 表 32 實驗材料表 序號 名稱 型號 數(shù)量 單位 1 PVC管 DN20 若干 m 2 透明玻璃管 L=1500mm 1 根 3 直通 DN20 3 個 4 球閥 DN20 4 個 200m179。/h 水泵提升式調(diào)量池建模與設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 共 63 頁 第 26 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 5 90186。彎頭 DN20 4