《污废水灌渠和泵房》ppt课件.ppt

国家统一环境污染治理设施运营培训班,第二章 污废水管渠和泵房 (课堂教学3课时) P38 ~ P59 香港百姓集团武汉正源水务工程公司孙建国主讲 注册证书编号2006-JS-WFS-038,概述,污废水处理中，有以下几个主要方面经常要应用流体流动的基本原理及其流动规律 流体的输送 欲想把流体按所规定的条件，从一个设备送到另一个设备，通常设备之间是用管道或灌渠连接的，这就需要选用适宜的流动速度，以确定输送管路的直径在流体的输送过程中，常常要采用输送设备，因此就需要计算流体在流动过程中应加入的外功，为选用输送设备提供依据这些都是要应用流体流动规律的数学表达式以进行计算 压强、流速和流量的测量 为了了解和控制生产过程，需要对管路或设备内的压强、流速及流量等一系列参数进行测定，以便合理地选用和安装测量仪表，而这些测量仪表的操作原理又多以流体的静止或流动规律为依据一、概述,研究流体流动时，常将流体视为由无数分子集团所组成的连续介质，把每个分子集团称为质点，其大小与容器或管路相比是微不足道的质点在流体内部一个紧挨一个，它们之间没有任何空隙，即可认为流体充满其所占据的空间把流体视为连续介质，其目的是为了摆脱复杂的分子运动，而从宏观的角度来研究流体的流动规律。

污废水泵房是污水处理的重要设施，泵房工作特点是它所抽升的水是不干净的，一般含有大量的杂质，而且来水的流量逐日逐时都在变化因而泵房的运行在污水处理设施运行管理中有重要的意义,二、水力学基础知识,(一)水的主要物理性质 液体没有固定的形状，随盛装它们的容器形状而变化，这是液体区别于固体的一个基本特性因为液体与固体相比其分子间内聚力小得多，所以其抵抗拉力的能力很小，静止时也不能抵抗切力因此要破坏液体的静止状态使其流动，只要施以极微小的力即可做到 在污水处理中可以利用液体易于流动的特征使污水从各家各户通过管渠输送到污水处理厂，在污水处理厂内部的运输和处理排出也是基于这个道理二、水力学基础知识,水的主要物理性质主要包括： 水的惯性与密度； 水的重力特性； 水的黏性； 水的压缩性； 水的表面张力特性；,二、水力学基础知识,水的惯性与密度 惯性就是物体所具有的维持其原有运动状况的物理性质惯性的度量单位就是质量，也就是物体中所含物质的多少质量愈大，惯性也愈大惯性力以F表示 F=-ma * 物体的质量为m， 加速度为a， 负号表示惯性力的方向与物体的加速度 方向相反 密度是指单位体积水所具有的质量，以p表示。

ρ=m/v * 设其体积为V，质量为m 工程上通常以一个标准大气压下、温度为4°C时的最大密度值作为计算值，其数值为1000 Kg/m3,,,,,二、水力学基础知识,水的重力特性 物体之间相互具有的吸引力称为万有引力在水的运动中，一般只需要考虑地球对水的引力，这个引力就是重力(重量)，ω来表示 ω=mg *物体的质量为m，重力加速度为g， 单位体积水所具有的重力称为水的重度，或称容重、重率，用符号γ表示对于均质水，设其体积为v，重量为w，则 γ= w/V *水的重度通常取9800 N/m3二、水力学基础知识,水的黏性 物质在外力作用下,液层发生位移,分子间产生摩擦,对摩擦所表现的抵抗性称为绝对黏度,简称黏度 水具有易流动性，静止时不能承受切向力抵抗剪切变形，但在运动状态下，水就具有抵抗剪切变形的能力，这就是水的黏性 在剪切变形过程中，水体中质点之间存在着相对运动，使水体内部出现切向力，也称为内摩擦力，其作用是抗拒水体内部的相对运动因此，水在运动时必须克服黏性，从而要消耗一定的能量 黏度μ是黏性的度量，μ值愈大，黏性作用愈强μ的大小与流体的种类有关，并随压强和温度的变化而发生变化：对于常见的流体如水、油和空气等，随压强的变化不大，一般可以忽略；温度是影响μ值的主要因素，温度升高时，水的μ值减小，而气体的μ值则反而增大。

水体黏性的大小还可以用ν表示，它为黏度μ与密度ρ的比值，即 ν=μ/ρ ν 的单位是m2/s或cm2/s称为运动黏度， μ则称为动力黏度二、水力学基础知识,水的压缩性： 当压强增大时，水的体积减小，同时密度增大，这一性质称为压缩性 水的压缩性很小，一般不必考虑，即把水看成是不可压缩的但在某些特殊情况下，这种压缩性就不能忽略不计例如，水在管道内流动，当阀门突然关闭造成水击时，必须考虑水的压缩性二、水力学基础知识,水的表面张力特性 液体与气体不同，它具有自由表面，而且存在着使自由表面自动收缩到最小表面形状的力，这种力称为表面张力由于表面张力的作用，就会产生一种毛细现象 例如：水是浸润管壁的液体，它会沿毛细管上升；而水银是不浸润管壁的液体，它就会在毛细管中下降毛细管现象在日常生活和工程技术中有重要作用有些情况下应设法防止毛细现象造成的危害，例如为防止建筑物受潮，要设置防潮层；液体通过某些测量仪表的毛细管时，可能会产生很大误差，影响测量结果等二、水力学基础知识,(二)水静力学 1．静水压强及其特性 重点掌握以下三点： 静水压强的定义； 压强的单位 静水压强的两个重要特性二、水力学基础知识,静水压强的定义 物体单位面积上所受的垂直压力，叫压强。

同样，对于液体的压强也是这样规定的静止液体作用在与之接触的表面上的水压力称为静水压力，单位面积上作用的静水压力称为静水压强静水压强有平均压强和点压强之分如果用F表示液体垂直的作用力，单位是牛顿(N)；用A表示与作用力，垂直的面积，单位是m根据定义，可以得到液体的静压强P的公式是 P =F / A帕 (N/m2),,,二、水力学基础知识,压强的单位 在我国法定计量单位中，压强单位为帕斯卡(Pa)，1帕(Pa)=l牛顿/平方米(N/m2)另外在水力学中，为了方便有时也用米水柱(mH20)高来表示压强 压强用液柱高度来表示，即液体的压强等于液柱作用在它底部单位面积上的重力(重量) 如果某液柱的密度是P，单位是Kg/m3；该液柱的底部面积是A，单位是m2；液柱高度是Z，单位是米那么，该液体的体积是A·Zm3而质量就是A Zρ kg二、水力学基础知识,力学定律指出，物体的重力(重量)与其质量的关系是： 质量乘以重力加速度g，就是物体的重量，单位是N所以，液柱重量就应当是质量AZP乘以g， 即 A Z pg，单位是N 由定义，压强P用液柱高度来表示： p= A Z ρg /A = Z ρg 可知：液体的压强 p等于液柱的密度ρ乘以液柱高度 Z，再乘以重力加速度g,,,二、水力学基础知识,静水压强的两个重要特性 在研究液体静压强时，应当先弄清如下两一是液体静压强的方向与作用面垂直，并指向作用面； 二是水动力学液体任意点上各个方向的静压强相等。

—静水压强方向与作用面的内法线方向重合； —静止液体中某点静水压强的大小与作用面的方位无关，同一点的不同方向静水压强大小均相等二、水力学基础知识,重力作用下静水压强的分布规律 重点掌握以下四点： 设液面压强为p0，均质液体重度为y，则静止液体内某一点的压强由式确定，下式是本节的重要公式之一 p=p0+γh 式中：h为该点在液面以下的深度 p0 为液面压强 另外在压强计算中还需掌握压强的单位、绝对压强、相对压强、真空值、等压面等概念二、水力学基础知识,绝对压强、相对压强、真空值 以绝对真空状态作为起量点的压强，称为绝对压强，以p’表示；以当地大气压作为起量点的压强称目相对压强，以p表示两者的关系为： p = p’－ pa 绝对压强p’小于当地大气压强pa的数值称为真空值pv，即 pv = pa － p’,,,二、水力学基础知识,测压管高度、测压管水头及真空度 相对压强用液柱高度表示，称为测压管高度(如图)，即 h A = P A /γ 水力学上把任点A的相对压强高度(即测压管高度)与该点在基准面以上的位置高度之和称为测压管水头 真空值用液柱高度表示，称为真空度,,,,,二、水力学基础知识,等压面 液体中各点压强相等的面称为等压面。

在重力作用下的静止液体中，等压面是水平面，但一定是同种、连续液体a）连通容器中过1、2、3、4各点的水平面即等压面；(b)中液体被阀门隔开(不连续的液体)；以(c)中一个水平面穿过两种及以上不同介质，则位于同一水平面上的各点压强并不一定相等，因此水平面不一定是等压面等压面概念常用于压强的测量和计算中二、水力学基础知识,(三)水动力学 1．若干基本概念 包括以下基本概念： 过水断面、流量和平均流速； 过水断面 水断面(简称断面)是指流体运动时所通过的横断面，该断面与流体运动方向垂直过水断面的形状有圆形、矩形、梯形等 流量 流量是指在单位时间内流体通过过流断面的体积或重力前者称体积流量，后者称重力流量二、水力学基础知识,平均流速 在单位时间内流体所移动的距离，称为流速 由于黏性的影响，在过流断面上各点的实际流速并不相同，但在工程上都是采用断面上流速的平均值即平均流速来分析和解决流体运动问题的平均流速是一个假想的流速，即假设过流断面上各点的流速都相等，而按该流速计算出的流量就恰好等于实际流量而事实上，过流断面上有些点的实际流速比平均流速小，有些点的实际流速比平均流速大二、水力学基础知识,元流和总流 过水面积无限小的流束称为元流。

许多元流的有限集合体称为总流 有压流与无压流 *流体沿流程整个周界都与固体壁面接触，而无自由表面，这种流动称为有压流或压力流自来水管道中的水流是有压流动 *流体沿流程仅部分周界与固体壁面接触，具有自由表面，与大气相接触，这种流动称为无压流或重力流例如排水管、明渠与河道中的水流，都是无压流动二、水力学基础知识,恒定流与非恒定流 流体在运动过程中，其各点的流速和压强不随时间而变化，仅与空间位置有关，这种流动称为恒定流；反之，流体各点的流速和压强不仅与空间位置有关，而且还随时间而变化，这种流动就称为非恒定流 例如当从水箱下部孔口泄水时，不断向水箱充水，保持箱内水位不变，即使泄水量与充水量相等，此时孔口泄流形状、流速和压强均不随时间而变化，这就是恒定流反之，不向水箱充水，在孔口泄水时，水位是不断下降的，此时泄流形状、流速和压强都随时间变化，这就是非恒定流二、水力学基础知识,均匀流与非均匀流 位于同一流线上各质点的流速大小和方向都相同的液流称为均匀流，这就要求液流边界必须是直的，而且过水断面形状大小也都一致；反之，就是非均匀流 在管流中均匀(或非均匀)流和恒定(或非恒定)流相互独立，四种组合中的任何一种都有可能。

例如流量不随时间变化时，在直径一致的长、直管段中的管流，是恒定均匀流，在渐扩管中的管流，是恒定非均匀流；当流量随时间而变化时，就分别成为非恒定均匀流和非恒定非均匀流在明渠流中，因为有自由表面，一般没有非恒定的均匀流，只可能有恒定均匀流，这时液体质点做匀速直线运动至于非均匀流，则恒定和非恒定都会发生二、水力学基础知识,（以下省略） ①理想液体恒定元流能量方程； ②实际液体恒定元流能量方程 污废水管渠水力计算公式,,,三、污水泵房,(一)概述 污水泵房在污水处理系统中常被称为污水提升泵房，其作用主要是将上游来水提升至后续处理单元所要求的高度，使其实现重力自流 污水泵房的组成与分类： 它的工作特点是它所抽升的水是不干净的，一般含有大量的杂质，而且来水的流量随时都在变化 污水泵房的基本组成包括：机器间、集水池、格栅、辅助间机器间内设置水泵机组和有关的附属设备,,,三、污水泵房,泵房分类： 按水泵启动前能否自流充水分为自灌式泵房和非自灌式泵房 按泵房的平面形状，可以分为圆形泵房和矩形泵房 按集水池与机器间的组合情况，可分为合建式泵房和分建式泵房 按照控制的方式又可分为人工控制、自动控制和遥控3类。

三、污水泵房,污水泵房的基本类型 污水泵房的类型取决于进水管渠的埋设深。