水泵及水泵站目录与教学大纲.doc

书名:水泵及水泵站（第四版）

原价：16.00元

作者:姜乃昌　主编

出版社：中国建筑工业出版社

出版日期：1998-6-1

ISBN：9787112018260

字数：377000

页码：239

版次：4

装帧：平装

开本：

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内容提要

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本书为国家级“九五”重点教材，高等学校推荐教材，主要内容为给水排水工程专业中常用叶片泵（离心泵及轴流泵）的基本构造、工作原理、主要性能、运行工况的图解法原理和数解法计算机程序（含BASIC及FORTRAN语言程序）、水泵机组的调速运行与节能原理；给水排水泵站的机组选择、管道布置、辅助设施（含计量、引水、起重、通风等）、安全环保设施（含水锤防护、噪声消除等）以及变配电设施和自动测控系统等的内容与要求。书中结合算例介绍了泵站工艺设计的方法与步骤。

目录

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第一章　绪论
第一节　水泵及水泵站在给水排水事业中的作用和地位
第二节　水泵定义及分类
第二章　叶片式水泵
第一节　离心泵的工作原理与基本构造
第二节　离心泵的主要零件
第三节　叶片泵的基本性能　
第四节　离心泵的基本性能参数
第五节　离心泵装置的总扬程
第六节　离心泵的特性曲线
第七节　离心泵装置定速运行工况
第八节　离心泵装置调速运行工况
第九节　离心泵装置换轮运行工况
第十节　离心泵并联及串联运行工况
第十一节　离心泵吸水性能
第十二节　离心泵机组的使用、维护及更新改造
第十三节　轴流泵及混流泵
第十四节　给水排水工程中常用的叶片泵
第三章　其它水泵
第一节　射流泵
第二节　气升泵
第三节　往复泵
第四节　螺旋泵
第四章　给水泵站
第一节　泵站分类与特点
第二节　水泵选择
……
第五章　排水泵站
附录Ⅰ　单泵多塔供水系统计算的FORTAN程序
附录Ⅱ　多泵多塔单节点供水系统计算的FORTRAN程序
附录Ⅲ　多泵多塔多节点供水系统计算的FORTRAN程序
附录Ⅳ　取水泵站调速计算的FORTRAN程序
附录Ⅵ　送水泵站调速计算的FORTRAN程序
《水泵及水泵站》教学大纲

一、课程基本信息
课程代码：
课程名称：水泵及水泵站
英文名字：Pump and Pumping Station
课程类别：专业基础课
学    时：36学时
学    分：2学分
适用对象：给水排水工程专业
考核方式：考试（平时成绩占总成绩的30％）
先修课程：建筑制图、工程力学、流体力学
二、课程简介
《水泵及水泵站》为给水排水工程专业的一门专业基础课，总计36学时。主要讲述水泵的工作原理、基本性能参数、水泵机组配置、泵站对土建的要求和特点、泵站噪声消除及维护管理方法。是《水污染控制工程》、《建筑给水排水工程》和《城市给水排水工程》等专业课的基础课。
Pump and Fan is a compulsory course of the specialty. The course needs totally 45 teaching hours. The main contents including : the working Principle, fundamental performance parameter about pump and fan , unit configuration of the pump, the characteristics and the demand for civil construction in the pump station, pump station noises eliminating, the method of maintaining and managing pump station. It is the foundation lesson about Water Pollution Control Engineering , Air Pollution Control Engineering , Indoor Water Supply & Sewage Engineering , City Water Supply & Drainage Engineering, etc.
三、课程性质与教学目的
本课程是给水排水工程专业的专业基础课和专业课，是学生学习专业课和从事本专业的工程设计、科研、和工作必备的理论基础。通过本课程的学习，使学生掌握常用叶片泵（离心泵及轴流泵）的基本构造、工作原理、主要性能、运行工况的图解法原理和数解法、水泵机组的调速运行与节能原理；给水排水泵站的机组选择、管道布置、辅助设施、安全环保设施以及变配电设施和自动测控系统等内容与要求。
本课程的教学与学习要求在掌握有关水泵的基本概念和基本规律的基础上，能够熟练运用图解法求解水泵装置的各种运行工况，并对数解法的求解工况过程有所了解。要求学生掌握给水泵站、排水泵站和雨水泵站的设计。
四、教学内容及要求
第一章 绪论
（一）目的与要求
1．掌握水泵的定义
2．了解合理设计泵站具有重要的经济意义
3．按工作原理对水泵分类
4．了解水泵的适应范围及发展趋势
（二）教学内容
第一节 作用和地位
1．主要内容：水泵及水泵站的作用和地位；水泵的定义和分类（叶片式水泵、容积式水泵及其它类型水泵）；水泵发展的趋势；合理设计泵站具有重要的经济意义
2．本概念和知识点：水泵的定义；水泵的分类；叶片式水泵；容积式水泵及其它类型水泵；水泵的工作原理
3．问题与应用（能力要求）：调查给水厂和污水厂中泵站的运行费占该厂总运行费的比例，得出结论：合理设计泵站具有重要的经济意义
第二节 水泵定义及分类
1．主要内容：水泵的定义和分类（叶片式水泵、容积式水泵及其它类型水泵）；水泵的适应范围；水泵发展的趋势；合理设计泵站具有重要的经济意义
2．本概念和知识点：水泵的定义；水泵的分类；叶片式水泵；容积式水泵及其它类型水泵；水泵的工作原理
3．问题与应用（能力要求）：理解水泵的工作原理并能简要叙述；调查给水泵站、污水提升泵站、污水处理厂泵站和雨水泵站所用水泵的类型，了解到离心式水泵在日常生活和工程中已普遍应用
（三）实践环节与课后练习
1．课后调查并了解水泵和的应用情况，了解水泵运行费占总水厂运行费的比例。
2．简述水泵在国民经济中的作用和地位。
3．水泵定义。
4．分类水泵按作用原理分为哪几类？
（四）教学方法与手段
讲授水泵概念、分类及其发展趋势。让同学了解水泵后，要求同学调查给水泵站、污水提升泵站、污水处理厂泵站所用水泵的类型，了解到离心式水泵在日常生活和工程中已普遍应用，了解其运行费占总运行费的比例；在课堂请同学列举已熟知的水泵应用（如用于农田灌溉、施工排水），然后分组讨论
第二章 叶片式水泵
（一）目的与要求
1．了解离心泵的工作原理及其机组的基木构造
2．了解工程中常用的叶片泵及其使用、维护管理方法
3．学会推导叶片泵基本方程式，推导离心泵装置的三个扬程公式
4．理解水泵基本性能参数及叶片泵基本方程式的意义??????
5．重点掌握绘制水泵特性曲线和绘图求离心泵机组工况点的方法
6． 理解气蚀对水泵的危害性
7．根据水泵允许的吸上真空高度准确计算水泵的安装高度
（二）教学内容
第一节 离心泵的工作原理
1．主要内容：根据叶轮出水的水流方向，叶片式水泵分为：离心泵、轴流泵、混流泵；离心泵应用最广泛；离心泵的工作原理
2．基本概念和知识点：离心泵、轴流泵、混流泵、离心泵的工作原理
3．问题与应用
课后自做一个简单实验：装半桶水，用木片沿顺时针方向转，观察水面沿水桶边上升，上升的高度与转速是否成正比。
第二节 离心泵的主要零件
1．主要内容： 叶片泵构造及零部件作用
2．基本概念和知识点：叶轮（又称工作轮，属转动件）、单吸式叶轮、双吸式叶轮、封闭式叶轮、敞开式叶轮、半敞开式叶轮；泵轴（属转动件）；泵壳（属固定件）；泵座（属固定件）；填料盒（属连接件）；减漏环（属连接件）；轴承座（属连接件）；联轴器（属连接件）
3．问题与应用
识读水泵构造图，能准确说出离心泵各部件的构造特点和作用。
第三节 叶片泵的基本性能参数
1．主要内容：掌握叶片泵工作参数的意义、计算方法
2．基本概念和知识点：水泵流量（Q）、水泵扬程（H）、比能（E）、总水头（Z）、轴功率（N）、有效功率（Nu）、效率（η）、转速（n）、允许吸上真空高度（Hs）及气蚀余量（Hsv）、水泵铭牌。
3．问题与应用：
如何计算水泵配套电机的耗电量和电费。
第四节 离心泵的基本方程式
1.主要内容：了解叶片泵基本方程的推导
2. 基本概念和知识点：径向分速、切向分速、叶片进水角（与反向延长线夹角）、叶片出水角（与反向延长线夹角）、理论扬程、动扬程H?、势扬程H?
3.问题与应用：说出叶片泵基本方程式的意义。
第五节 离心泵装置的总扬程
1．主要内容： 推导水泵扬程公式H＝Hd＋Hv和H＝HST＋∑h
2．基本概念和知识点：水泵的吸水方式（吸入式、自灌式）、水泵静扬程、吸水地形高度、压水地形高度、水泵扬程公式H＝Hd＋Hv和H＝HST＋∑h
3．问题与应用：理解水泵扬程公式H＝Hd＋Hv和H＝HST＋∑h，各项的物理意义及其使用条件
第六节 离心泵的特性曲线
1．主要内容：叶片泵性能曲线的实用意义以及离心泵、混流泵、轴流泵等性能曲线的特点；试验性能曲线和实际工程使用的性能曲线的绘制及其应用。
2．基本概念和知识点：叶片泵性能曲线、叶片泵试验性能曲线、实测离心泵特性曲线、高效段、水泵装置的工况点、闭闸启动
3．问题与应用（能力要求）：掌握综合性能曲线图的使用
第七节 离心泵装置定速运行
1．主要内容：用图解法确定离心泵装置的工况点，了解水泵串联关联等特殊情况下工作点的确定方法，用抛物线法、最小二乘法求水泵特性曲线方程
2．基本概念和知识点：水头损失特性曲线、水泵装置的管道系统特性曲线、图解法、折引法、水泵调节（水泵装置的工况点调节）、闸阀节流、水位调节、变速调节、切削叶轮、水泵并联、串联、摘段法调节、变角调节（轴流泵采用）、抛物线法、最小二乘法
3．问题与应用（能力要求）：掌握叶片泵工况点确定的方法和实用意义，知道叶片泵常用的几种调节方法，并能说出其原理、特点及适用条件，离心泵串联、并联运行时工况特点，串联及并联水泵特性曲线绘制。
第八节 离心泵装置调速运行工况
1．主要内容：用图解法确定离心泵装置调速运行的特性曲线，确定离心泵装置的调速运行工况点，了解叶片泵相似律和比转数概念及应用
2．基本概念和知识点：叶轮相似定律、几何相似、运动相似、调频器、比例律、相似工况抛物线(也称等效率曲线)、比转数(ns)
3．问题与应用（能力要求）：比较离心泵装置调速运行与水位调节的优缺点
第九节 离心泵装置换轮运行工况
1．主要内容：用图解法确定离心泵装置换轮运行的特性曲线，确定离心泵装置的换轮运行工况点
2．基本概念和知识点：换能运行（变径调节）、 切削律、切削抛物线、水泵性能曲线型谱图
3．问题与应用（能力要求）：了解水泵性能曲线型谱图及其应用
第十节 离心泵并联及串联运行工况
1．主要内容：同用作图法确定同水位的两台水泵并联工作工况点；同用作图法确定不同型号两台水泵相同水位并联工作；两台同型号的水泵并联运行其中一台为调速泵，另一台为定速泵，确定工况点；已知调速后两台水泵的总供水量Qp，求调速泵的转速n1值。了解水泵串联运行
2．基本概念和知识点：水泵并联、水泵串联、横加法原理、竖加法原理
3．问题与应用（能力要求）：如何确定离心泵并联及串联运行工况
第十一节 离心泵吸水性能
1．主要内容：水泵最大安装高度计算，对允许吸上真空高度Hs的修正
2．基本概念和知识点：饱和蒸气压力（Pva）、气穴、气蚀、水泵最大安装高度（Hss（max））、水泵吸水性能曲线
3．问题与应用（能力要求）：准确计算水泵最大安装高度
第十二节 离心泵机组的使用及维护
1．主要内容：启动前的准备工作、水泵的启动程序、水泵的停车程序
2．基本概念和知识点：盘车、灌泵、转向检查
3．问题与应用（能力要求）：归纳总结水泵运行中应注意的问题
第十三节 轴流泵及混流泵
1．主要内容：轴流泵、混流泵的构造特点、工作原理及其应用
2．基本概念和知识点：轴流泵、混流泵
3．问题与应用（能力要求）：弄懂轴流泵、混流泵的适应范围及使用条件。
第十四节 给排水工程中常用的叶片泵
1．主要内容：从不同角度将水泵进行分类；了解几种水泵的结构特点及其型号意义、工作原理和安装使用方法；
2．基本概念和知识点：IS泵、Sh(SA) 泵、D(DA) 泵、深井泵、潜水泵、污水泵
3．问题与应用（能力要求）：了解水泵的使用和安装特点，能合理选泵
（三）实践环节与课后练习
1．简述水泵“12sh—28A”的型号意义。
2．简述离心泵的工作原理。
3．相同的两台水泵并联运行时，每台水泵的功率、流量及扬程与单泵独立运行相比有何变化规律？并简述在工程中设计“水泵并联运行”时应注意的问题。
4．简述水泵的启动程序
5．给水排水泵站中，凡是使用离心泵的，通常采用“闭闸启动”的方式。所谓“闭闸启动”是指什么？此时水泵的基本性能参数（Q、N、H）有何特点？长时间闭闸运行对水泵有何不良影响？因此，在实际运行中，水泵在Q=0的情况下，只允许作短时间的运行，一般为多长时间？
6．为什么要对水泵装置的工况点进行调节？列举五种以上“调节”的方法。
7．离心泵装置的安装高度HSS = HV － V12/2g － ∑hS。已知：12Sh—19A型离心泵，流量为220L/S时在水泵样本中查得允许吸上真空高度H S? = 4.5 m，泵进水直径为300mm吸水管路的水头损失为0.8m，当地海拔为100m，抽送水温为22℃。
试求：其最大安装高度HSS。
8．某水泵站设有两台12sh—19型离心泵并联工作。已知：管路特性曲线方程为H=5+110-4Q2。试用图解法求水泵工况点。(要求写出详细的计算和作图步骤)
（四）教学方法与手段
叶片泵（离心泵及轴流泵）的基本构造、工作原理、主要性能、运行工况的图解法原理和数解法、水泵机组的调速运行与节能原理等内容，虽然理论性较强，但学生认真听课并独立完成作业可掌握；水泵的吸水性能这部分内容的概念和计算较多，也是工程实际当中经常遇到的问题，因此是教学中的难点，对于那些较难理解的概念，要反复讲解，反复练习，比如水泵的允许汽蚀余量计算。在教学中发现，学生对允许吸上的真空高度普遍能够理解，对允许汽蚀余量一般不容易理解，以及它们与水温、大气压强、吸水地形高度、吸水管路水头损失之间的关系等概念容易模糊。针对这种情况，采用增加这部分内容的作业量、上习题课等方法，促使学生在做作业中反复思考这些问题，增强学生对水泵吸水性能概念的理解和掌握。
第三章 其它水泵
（一）目的与要求
1．射流泵构造
2．射流泵工作原理
3．射流泵的优点及应用
4．往复泵的构造
5．往复泵的工作原理
6．螺旋泵的构造
7．螺旋泵的工作原理及应用
（二）教学内容
第一节 射流泵
1．主要内容：射流泵构造、射流泵工作原理、射流泵的优点；
2．基本概念和知识点：射流泵、射流泵工作原理；
3．问题与应用（能力要求）：射流泵的应用。
第三节 往复泵
1．主要内容：往复泵的构造、往复泵的工作原理；
2．基本概念和知识点：往复泵、往复泵的工作原理；
3．问题与应用（能力要求）：了解往复泵的性能特点和应用条件。
第四节 螺旋泵
1．主要内容：螺旋泵的构造、螺旋泵的工作原理；
2．基本概念和知识点：螺旋泵、螺旋泵的工作原理、螺旋泵装置、螺旋泵的优缺点；
3．问题与应用（能力要求）：了解螺旋泵的性能特点和应用条件，能根据设计要求选用螺旋泵。
（三）实践环节与课后练习
1．通过网络或实际工程了解射流泵、往复泵、螺旋泵。
2．简述射流泵、往复泵、螺旋泵的工作原理。
（四）教学方法与手段
课堂讲授各泵的工作原理，上网查射流泵、往复泵、螺旋泵的构造、工作原理、性能特点和应用，开展课堂讨论，加深印象。
第四章 给水泵站
（一）目的与要求
1．给水泵站的分类与特点
2．了解水泵站的基本构造形式和选泵的主要依据
3．学会计算水泵设计流量和设计扬程的方法
4．合理选用水泵机组
5．学会布置水泵机组的方法
6．设计水泵机组的基础
7．布置水泵吸压水管路的基本要求及设计计算
8．泵站变配电设施与自动测控系统
9．学会防护泵站水锤和消除泵站噪音的方法
10．给水泵站的土建要求
11．泵房起重设备的设计
12．泵房排水设计
13．泵房通风设计
（二）教学内容
第一节 泵站分类及特点
1．主要内容：按机组和地面的相对标高、按操作方式及泵房作用对泵房分类及各类泵站的基本特征和用途。
2．基本概念和知识点：地面式、地下式、半地下式、人工手动控制、半自动控制、全自动控制、遥控、取水泵站（称一级泵房）、送水泵站（称二级泵站）、加压泵站、循环泵站。
3．问题与应用（能力要求）：了解各类泵站的基本特征、用途和适用条件及设计原理。
第二节 水泵选择
1.主要内容：选泵的主要依据、设计流量和扬程的计算、选泵要点。
2.基本概念和知识点：泵抽送水量计算公式，扬程（H）计算公式；泵输送水量计算公式；泵的扬程（H）计算公式；选泵要点。
3．问题与应用（能力要求）：准确计算水泵的设计流量和扬程，参考选泵要点学会合理选用水泵
第四节 水泵机组的布置及基础
1．主要内容：机组的布置原则、目的、机组排列形式、水泵机组的基础设计计算
2．基本概念和知识点：横向排列、纵向排列、横向双行排列、机组的布置
3．问题与应用（能力要求）：学会水泵机组的基础设计计算
第五节 吸水管路与压水管路
1．主要内容：布置水泵吸压水管路的基本要求及设计计算
2．基本概念和知识点： 吸水管路、压水管路、水上式底阀、水下式底阀
3．问题与应用（能力要求：学会水泵吸压水管路的设计计算
第六节 泵站水锤及其防护
1．主要内容：水锤产生原因及避免方法
2．基本概念和知识点：水锤
3．问题与应用（能力要求）：了解泵站水锤的防护措施，学会减少泵站水锤的设计原理。
第七节 泵站噪声及其消除
1．主要内容：噪声的定义、泵站中的噪声源、噪声的危害、泵站内噪声的防治
2．基本概念和知识点：噪声、噪声源、吸音、消音、隔音、隔震
3．问题与应用（能力要求）：了解吸音、消音材料，能进行隔音、隔震设计
第八节 泵站中的辅助设施
1．主要内容：计量设备、引水装置、起重设备、泵站排水和通信设计
2．基本概念和知识点：电磁流量计、超声波流量计、插入式涡轮流量计、插入式涡街流量计、引水、真空泵、单轨吊车、双轨吊车
3．问题与应用（能力要求）：学会泵站中计量、引水、起重、排水、通风等辅助设施的设计
第九节 给水泵站中的土建要求
1．主要内容：泵站墙体、门窗、排水沟设计
2．基本概念和知识点：地下式、半地下式、地面式
3．问题与应用（能力要求）：了解泵站土建设计的一般要求。
第十节 深井泵站
1．主要内容：深井泵站设计要求及内容
2．基本概念和知识点：深井泵站
3．问题与应用（能力要求）：了解深井泵站的设计原理。
（三）实践环节与课后练习
1．通过课程设计，让学生了解水泵站的基本构造形式和选泵的主要依据，掌握水泵对吸压水管路的基本要求，学会布置水泵机组的方法、学会防护泵站水锤和消除泵站噪音的方法，并结合工程实例初步学会计算水泵设计流量和设计扬程的方法，合理选用并布置水泵机组，完成泵房辅助设施设计。
2．如书本图示，设水泵的安装高度为4m，底阀距离吸水池中最低水位为3.5m。试计算该水上式底阀正常工作所需吸水管水平段L1的长度。
（四）教学方法与手段
理论和实践相结合，要求学生认真理解原理概念；放幻灯片，展示照片，并带领学生参观实习，了解泵房的构造；同时采用课堂讨论、分组讨论等方法，促使学生思考泵站设计的相关问题，加深对原理知识的理解。
第五章 排水泵站
（一）目的与要求
1．污水泵站的工艺特点
2．雨水泵站的工艺特点
（二）教学内容
第一节 概述
1．主要内容：排水泵站的工作特点、排水泵站的基本组成；排水泵站按其排水的性质分类，排水泵站按其在排水系统中的作用分类，按水泵启动前能否自流充水分类，按泵房的平面形状分类，按集水池与机器间的组合情况分类，按照控制的方式分类；了解几种典型的排水泵站及其优缺点和适用条件
2．基本概念和知识点：(生活污水、生产污水)泵站、雨水泵站、合流泵站和污泥泵站、中途泵站(或叫区域泵站)、终点泵站(又叫总泵站)、自灌式泵站、非自灌式泵站、合建式泵站、分建式泵站
3．问题与应用（能力要求）：了解排水泵站的工作特点、排水泵站的基本组成和分类.
第二节 污水泵站的工艺特点
1.主要内容：污水泵站设计流量的确定，污水泵站设计扬程的确定，确定集水池容积，污水泵站机组布置的特点，污水泵站管道的布置与设计特点；对于水泵是非自灌式工作的，应利用真空泵或水射器引水启动，设计方法和注意事项
2.基本概念和知识点：污水泵站设计流量计算，污水泵站设计扬程计算，集水池容积计算，污水泵站管道的布置与设计计算；对于水泵是非自灌式工作的，应利用真空泵或水射器引水启动。
3．问题与应用（能力要求）：学会污水泵站的设计流量和设计扬程的计算方法，能设计小型的污水泵站。
第三节 雨水泵站的工艺特点
1.主要内容：雨水泵站的基本类型及其特点；雨水泵站设计流量的确定，雨水泵站设计扬程的确定，确定集水池容积，雨水泵站机组布置的特点，雨水泵站管道的布置与设计特点
2.基本概念和知识点：干室式雨水泵、湿室式雨水泵、旋流、涡流、涡流防止壁、出流井、出流管、超越管(溢流管)、排水口
3．问题与应用（能力要求）：雨水泵站的工艺设计
（三）实践环节与课后练习
1．通过课程设计（设计泵站），让学生受到工程师所必须的综合训练，初步学会工程设计的原则、方法和步骤，学会应用设计规范、设计手册等技术资料和编写工程设计计算说明书的能力。
2．排水泵站按其排水的性质，一般可分为哪几类？
3．排水泵站按其在排水系统中的作用，可分为哪几类？
4．排水泵站按集水池与机器间的组合情况，可分为合建式泵站和分建式泵站。两者分别适用于什么情况？
（四）教学方法与手段
理论和实践相结合，要求学生认真理解原理概念，同时采用课堂讨论等方法，促使学生思考并解决问题，达到真正掌握知识的目的。
五、各教学环节学时分配
教学环节
教学时数

课程内容
讲
课
习
题
课
讨
论
课
实验
其他教学环节
小
计
第一章 绪论
1．5

0．5

2
第二章 叶片式水泵
11
3
1

1
16
第三章 其它水泵
2

2
第四章 给水泵站
10

10
第五章 排水泵站
6

6
六、推荐教材和教学参考资源
1．推荐教材
[1] 姜乃昌 主编.水泵及水泵站（第四版）.北京:中国建筑工业出版社，1998
2．参考书：
[1] 龙天渝 主编.流体力学（第一版）. 北京:中国建筑工业出版社，2004
[2] 周谟仁 主编.流体力学·泵与风机（第一版）.北京:中国建筑工业出版社，1998.
[3] 伍悦摈 主编．工程流体力学（第一版）.北京:中国建筑工业出版社，2006
[4] 郭立君 主编.泵与风机（第二版）.北京:中国电力出版社，2003.
七、其他说明
本大纲的制定以给水排水工程专业人才培养计划所需要的基本理论、知识和技能要求为依据，根据本课程的教学性质、条件和教学实践而制定。
大纲修订人：眭爱华                             修订日期：2007．12．12
大纲审定人：                                   审定日期：