机械工程职称论文范文：泵管流量测定
摘要：为了快速准确的计量方法，本文将提出的计算方法，通过实数据对公式参数的率定，绘制成表格，供配水人员使用，非常方便使用。
关键词：泵管,流量,测定
扬水是农业灌溉的重要组成部分，在山区渠灌中由于受地形的影响小型泵站、临时抽水点数量多、分布广是其主要特点。到目前为止对这些抽水点还没有统一的计量标准和简便的测量办法，成为影响灌区水正常运行调度的一个主要难题，阻碍了以费配水、计划用水的实现，因此，需要快速准确的计量方法以迫在眉睫，本文将提出的计算方法，通过实数据对公式参数的率定，绘制成表格，供配水人员使用，非常方便使用。
(一)、公式推导：
一般泵管尺寸较小，且管道较顺直，因此水在管道中的流速分布仅采用SBG模型中的准函数描述即可，并假定周边流速分布对称，因此得流速分布公式为：
V=P(Ln+(1-L)n-1) (1)
将式(1)中的坐标换算成为以管中心为零点的极坐标关系。即：将L=0.5-r/2代入(1)式得：
v=p((0.5-r/2)n+(0.5+r/2)n-1) (2)
其中：r为相对极半径(0—1)，零点在管中心。
流量微分方程为：
dQ=V2πRrd(Rr)
=2πR2Vrdr
=2πR2P((0.5-r/2)n+(0.5+r/2)n-1)rdr
其中:R为园管半径(绝对值);
Rr为园管绝对极坐标值。
1
Q=∫dQ
0
对上式进行积分得：
=2πR2P∫(0.5-r/2)n +(0.5+r/2)n-1)rdr
=(4(n+0.5n)/(n+1)(n+2)-1)pπR2
(二)、在园管测水中的应用：
1、测量方法
⑴将流速仪固定在管口中心测出管口心中点流速;
⑵距管口周边(距管边流速仪应能正常运转)等距离均匀测出几个点或水平方向测1个点的点流速，取其平均值作为一个计算点。
2、流量计算
a，根据式(2)式应用上述两个已知点求解p和n。
b，利用式(3)式求出泵管流量。
(三)、射流法计算泵管流量
灌区临时扬水站众多，每台泵都用流速仪测定费工费时，加之大量计算工作，施实困难。可根据泵管出水射程计算流量，并绘制成表格供配水人员查用，是十分方便的流量计量办法。
1、射流公式的导出：
如图(1)所示：
管口出射角为θ;射程为L;射差为H;管出口中心流速为V0;射时t=t1+t2，管口上沿到最高射高为H′。
管出口中心流速V0的水平分量Vx为：
管出口中心流速V0的垂直分量Vy为：
Vy=sinθּV0
射流达最高点的时间t1为
t1=Vy/g = sinθּV0/g
射高H′为：
H′= sinθּV0t1-gh2/2 = sin2θV02/2g
设从最高点到落点时间t2为：
t2=[2(H+H )/g]0.5
射程L为：
L = Vxt = Vx(t1+t2)
=cosθּV0 (sinθV0/g+(2H/g+sin2θV02/g2)0.5)
(2Hg+ sin2θּV02 /2)0.5 =gL/cosθV0-sinθּV0
两边同平方解得：
V0 = L(g/2(Hcos2θ+Lcosθsinθ))0.5 (4)
其中：g为重力加速度，取9.81米/秒2。
射流系数ф为：
фi=V0i/Vi (5)
其中：i为被测泵管号：
V0i用(4)计算得到第i管中心流速;
Vi为用仪器实测第i管中心流速。
通过实测得下表：
G=∑(Lnфi-Lnc-n·LnDi)2
i=1
将(6)式两边同取对数得方差表达式：
令dG/dLnc与dG/dn同时为零得：
KLnc+n∑LnDi=∑Lnфi
i=1 i=1
i=1
K k k
Lnc∑LnDi+n∑Ln2Di=∑LnфiLnDi
i=1 i=1 i=1
利用上表实测数据通过(7)式解得：c=2.2209，n=0.4186
利用上表实测数据通过(7)式去掉胡家庄一个大值点解得：c=2.077;n=0.369，因此(6)式可写得：
ф=2.077D0.369 (6\")
由(4)、(5)、(6)式可得泵管出水口流速V0((5)式中的vi)为：
V0=1.0663L/D0.369/(H cos2θ+L cosθ sinθ)0.5 (8)
由(2)式设r=0解得：
P=V0/(2×0.5n-1) (9)
将(9)式代入(3)式得水泵流量公式：
Q=NπR2V0 (10)
其中：N=(4(n+0.5n)/(n+1)(n+2)-1) /(2×0.5n-1)
铸铁、水泥管取n=0.113,N=0.95;
塑料管取n=0.02,N=0.98。
R为管出口半径(米);
V0为(8)计算管出口流速(米/秒);
流量Q的单位为米3/秒。
绘制表格时可取θ为零，即将泵管放水平测H和L，式(6)变为：
V0=1.0663L/D0.369/H0.5 (8\")
将(8\")代入(10)式得：
Q=0.8375ND1.631L/H0.5
Q=PLD1.631/H0.5 (10\")
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