概述农田灌溉类型（水泵、喷灌、滴灌）没有水就没有农业！农田排灌机械（地面灌溉）：遇旱能灌；遇涝能排水泵：水力机械——机械能水力能通用机械水泵类型：1）容积泵（活塞泵、柱塞泵）2）叶片泵（离心泵、轴流泵、混流泵、潜水泵）3）其他（射流泵、水锤泵）节水灌溉设备滴灌喷灌膜下渗灌农用水泵的类型及性能：1）离心泵：轴进斜出；HQ2）轴流泵：轴进轴出；HQ3）混流泵：斜进斜出；HQ中间82.1离心泵抽水原理启动前，对泵体及吸水管充水；利用离心力吸水；叶轮压水；安装高度不能大于8m。8.2.2泵内水流与速度三角形一、离心泵A点水的运动：复合运动1）圆周运动：u2）相对运动：w——相对于叶轮3）绝对运动：C——相对于泵壳速度三角形：——出水角（反映叶片安装角）将C分解：周向分速度Cu，与H有关径向分速度Cm，与Q有关二、轴流泵复合运动进口标1；出口标2Q理=A.Cm=1/4.π8.2.3水泵（叶片泵）基本方程泵内水流复杂（冲击、漩涡）简化，假设：1）理想水流（没有一点能量损失）2）叶片无限多，无限薄水流质点轨迹全部符合叶片形状3）泵内水流为稳定流（v.p不随时间而变）dt:流出abfe;流进cdhg连续不可压，具有质量m。叶槽中间abgh很复杂，不讨论；只讨论进出口的水的动量变化（增量）。动量：mC；动量矩：mCd又理想水没有能量损失：N输入考虑η=85%-95%10对于离心泵：Cos90=0）注意：1）推导过程中消掉了γ，所以与介质无关了，公式适用于Dn/60Cu有关。3）仅考虑出口即可，与入口无关。离心泵理论方程：118.2.4轴流泵工作原理流体力学中：机翼原理——升力升力大小的计算：风洞试验：Px=Cx.S.γ/g.vPy=Cy.S.γ/g.v其中：Cx——迎面阻力系数Cy——升力系数对于轴流泵，轴向进水、轴向出水；轴半径固定，U其中：U=R.ω12混流泵叶轮13机械能叶轮水力能（具有H、R）主要讨论叶轮设计；介质：流体（液体——泵；气体——风机）8.3.1水泵叶轮形状的设计分析：一、离心泵叶轮的设计分析研究工具：1）基本方程：H2）速度三角形研究目的：)——决定叶轮直径大小3）H=f(Q)——性能CuDn/60Cm220-30流体的不可压缩性，决定了前弯效率低；风机用前弯有利于风压的提高；联合收割机清粮风扇用直叶片。叶片径向=90ctgβC2也大不稳定叶片前弯90ctgβH流道形状弯曲，摩擦大，水力损失大，N有效不稳定叶片后弯90ctgβ稳定15二、轴流泵产生紊流，浪费能量，无效功率增大；设计上务必Cu叶片成扭曲状。168.3.2能量损失及效率：一、机械损失及其效率轴承摩阻填料函的摩阻二、容积损失及其效率水封管回流压水侧回流三、水力损失及其效率叶轮进出冲击泵内涡流叶槽粗糙引起沿程损失叶槽内水流层间摩擦（原假设叶片无限薄）四、水泵效率178.3.3相似理论及其应用：相似理论——流体力学中常用的方法用于：新产品研究开发、性能换算、调速等模型试验：小大；模型物理模型泵原型泵一、相似条件1）几何相似同名角相等对应几何尺寸比例相等2）运动相似对应点的同名速度比值相等对应点的速度方向相同18二、相似律的推导（性能换算）1）流量换算（第一相似律）两泵相似，在工况相似情况下运转：1/gU2mCu2mHm1/gU19对于同一水泵：水泵性能调节：（变速调节、变径调节、变角调节、串联并联）208.3.4比转数与水泵分型比转数n：是表示水泵特性，并用以分类的一个综合性数据。它与水泵的转数完全是两个概念。一个水泵的比转数是指一个假想叶轮的转数，这个假想叶轮与该水泵的叶轮完全几何相似，它的扬程为1米，有效功率为1马力，而流量为0.075m/s时所具有的转数。比转数与流量、扬程和转速之间的关系为：8BA-12：水泵进水口直径8寸；单级悬臂式；n=120讨论：1）转数，没有单位2）公式推导不涉及γ，但是，常数3.65是在γ=1000kg/m得出的，故本式只适用于水泵。21不要太小=H,宽度太窄，难以铸造，一般n603）对于H，与进水口无关，主要与出水口有关；=500-1000，轴流泵228.3.5水泵汽蚀现象及其防范措施允许吸上真空高度：是说明水泵吸水能力的参数，也是确定水泵安装高程的依据。水泵在吸水过程中，进水口处的真空度，在理论上可以将水吸上的高度，称吸上真空高度。汽蚀水泵的实际安装高程(进水池水面到叶轮中心线的垂直距离)，不允许超出上述计算值，否则将会产生汽蚀，甚至吸不上水来。一般水泵的允许吸上线.3.6水泵其他设计一、泵壳设计4）泵舌安装角θ5）涡室断面积F的确定24二、圆筒形泵壳的设计1）导水结构为减少螺旋运动，3-10片，n越大Z越少间隙、锥度、ℓ内外等2）锥形管段扩散角6-123）出水弯管258.3.7径向力、轴向力及其平衡一、径向力轴变形、轴套磨损、变载荷二、轴向力26水泵性能曲线：离心泵：关阀启动轴流泵：开阀启动278.5.1水泵选型根据当地条件及农业生产要，确定H、Q。一、流量的确定1）灌溉（最大需水期，如水稻在插秧回青期需水最多）=——————（m3/h）=————————（ℓ/s）mi:灌溉定额，m/亩，或水深，寸Ai:灌溉面积，亩T:灌溉时间，天T:运行时间，h/天输送管道损失：（经验公式）/h.1000m)K:粘土0.01；壤土0.01-0.05；砂壤土0.4-1.0:管道粗糙系数：铸铁管0.02-0.03；镀锌管（PVC）0.012mi.AiT.tmi.Ai3.6T.t282）排涝设计流量确定广东设计标准：10年一遇，24小时暴雨，4天排干，每天开机22小时。1000A.C(H24，10%暴雨量cm暂存水：稻田5-7cm；河涌0.5-1m蒸发量堤围漏水量防汛好的可忽略径流系数：c=径流量/暴雨量河涌=1；道路=0.529一、扬程的确定1）灌溉上水位：输水渠首下水位：江河冬季沽水位2）排涝上水位：5年一遇最高洪水位下水位：排水区90%以上浸水能排出所对应的地势（标高）308.5.2水泵安装安装高度的确定，根据最大允许吸上线水泵引水压力引水、真空泵引水、射流引水、泵前水柜充水31水泵的安装32喷灌是将具有很多压力的水，通过输水管路经喷头、喷射成细小雨滴，均匀地散落到田间形成一种近似降雨的灌溉过程。1）节约用水2）增加产量3）省工省力4）节约用地5）保持水土局限性与缺点：对水质要求较严格；受风力影响较大，一般在3～4级以上大风时，部分水滴在空中被吹走；空气相对湿度过低时，喷出的水滴在空中蒸发损失大；喷灌的设备与基建投资较大，作业成本比较高。33 34 35 类别工作所承受的压力(kPa) 流量（m3/h) 射程(m) 低压喷头 100～200 5～20中压喷头 200～500 15～40 20～45 高压喷头 500～800 ＞40 ＞45 36 37 38 滴灌是将过滤后的水或水肥混合液，经过低压管道系统，直接输送到作物 根系层土壤中的一种灌水方式。其特点是流量小、供水频繁，使作物 根系周围的土壤经常保持适宜的湿度，使水、肥．气、热、微生物活 动，始终处在良好状况。与喷灌相此，滴灌具有更能节约用水和劳力， 增产效果更显著等优点；但设备投资大，滴头容易堵塞。 39 40 41 1.05g/cm3 1.15g/cm3 1.25g/cm3 1.35g/cm3 1.45g/cm3 1.55g/cm3 1.65g/cm3 1.75g/cm3