Ⅰ 污水厂设计的主要设计步骤是
首先需要确定水质水量，然后比选适合的工艺类型，接着在找出该工艺类型的具体技术。根据具体工艺了解工艺的各相关设计参数间的关系，分析每个参数变化对处理效果的正负影响。考虑经济性。对工艺进行小试或中试，进一步对工艺进行优化，确定施工运行时可能面对的问题（有时不可预测），然后想办法将它解决。这个适合系统的工程，课程设计的话，就去找设计手册，一遍一遍的调整计算。
Ⅱ 在探究“二力平衡条件”的实验中：（1）甲、乙两组同学分别选择器材后，设计组装的实验装置如图1所示．老
（1）为排除其它力（如摩擦力）的干扰；应选小车做实验（因为滚动摩擦小于滑动摩擦）；
（2）当在右盘中放入重10N的物体，在左盘中放入重4N的物体时，则木块受到水平向右的拉力为10N，水平向左的拉力为4N；
由于木块做匀速滑动，则木块与桌面间的摩擦力：f=10N-4N=6N；
（3）实验过程中，可以通过改变砝码的质量改变F1和F2的大小，其中利用定滑轮的好处是可以改变力的方向和减小摩擦；
（4）小车受到的F1与F2大小相等，不在同一条直线上，小车片不能处于静止状态，要发生转动，可以探究二力平衡二力是否必须作用在同一条直线上．
故答案为：（1）小车比木块受到的摩擦力更小故答案为：（1）小车比木块受到的摩擦力更小；
（2）6；
（3）改变力的方向；改变砝码的个数（质量）；
（4）二力必须作用在同一条直线上．
Ⅲ http://wenku.baidu.com/view/fc98491514791711cc79178b.html这个网页上的论文谁能帮我复制下来啊 谢谢了
泵
摘要：本文主要介绍了泵的发展历史，泵的分类及生活中常用泵的工作原理及相关应用，并大胆展望了泵的发展方向。
关键词：发展史，分类，原理，应用，方向。
引言：泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加。泵主要用雀蚂来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。生活及工业生产中我们已经离不开泵。
泵的发展史
水的提升对于人类生活和生产都十分重要。古代就已有各种提水器具，例如埃及的链泵(公元前17世纪)，中国的桔歼岁梁槔(公元前17世纪)、辘轳(公元前11世纪)和水车(公元1世纪)。比较著名的还有公元前三世纪，阿基米德发明的螺旋杆，可以平稳连续地将水提至几米高处，其原理仍为现代螺杆泵所利用。
公元前200年左右，古希腊工匠克特西比乌斯发明的灭火泵是一种最原始的活塞泵，已具备典型活塞泵的主要元件，但活塞泵只是在出现了蒸汽机之后才得到迅速发展。
1840-1850年，美国沃辛顿发明泵缸和蒸汽缸对置的，蒸汽直接作用的活塞泵，标志着现代活塞泵的形成。19世纪是活塞泵发展的高潮时期，当时已用于水压机等多种机械中。然而随着需水量的剧增，从20世氏运纪20年代起，低速的、流量受到很大限制的活塞泵逐渐被高速的离心泵和回转泵所代替。但是在高压小流量领域往复泵仍占有主要地位，尤其是隔膜泵、柱塞泵独具优点，应用日益增多。
回转泵的出现与工业上对液体输送的要求日益多样化有关。早在1588年就有了关于四叶片滑片泵的记载，以后陆续出现了其他各种回转泵，但直到19世纪回转泵仍存在泄漏大、磨损大和效率低等缺点。20世纪初，人们解决了转子润滑和密封等问题，并采用高速电动机驱动，适合较高压力、中小流量和各种粘性液体的回转泵才得到迅速发展。回转泵的类型和适宜输送的液体种类之多为其他各类泵所不及。
利用离心力输水的想法最早出现在列奥纳多•达芬奇所作的草图中。1689年，法国物理学家帕潘发明了四叶片叶轮的蜗壳离心泵。但更接近于现代离心泵的，则是1818年在美国出现的具有径向直叶片、半开式双吸叶轮和蜗壳的所谓马萨诸塞泵。1851～1875年，带有导叶的多级离心泵相继被发明，使得发展高扬程离心泵成为可能。
尽管早在1754年，瑞士数学家欧拉就提出了叶轮式水力机械的基本方程式，奠定了离心泵设计的理论基础，但直到19世纪末，高速电动机的发明使离心泵获得理想动力源之后，它的优越性才得以充分发挥。在英国的雷诺和德国的普夫莱德雷尔等许多学者的理论研究和实践的基础上，离心泵的效率大大提高，它的性能范围和使用领域也日益扩大，已成为现代应用最广、产量最大的泵。
泵的分类
泵通常按工作原理分容积式泵、动力式泵和其他类型泵，如射流泵、水锤泵、电磁泵、气体升液泵。泵除按工作原理分类外，还可按其他方法分类和命名。例如，按驱动方法可分为电动泵和水轮泵等；按结构可分为单级泵和多级泵；按用途可分为锅炉给水泵和计量泵等；按输送液体的性质可分为水泵、油泵和泥浆泵等。
泵的工作原理
3.1容积式泵
容积式泵在一定转速或往复次数下的流量是一定的，几乎不随压力而改变；往复泵的流量和压力有较大脉动，需要采取相应的消减脉动措施；回转泵一般无脉动或只有小的脉动；具有自吸能力，泵启动后即能抽除管路中的空气吸入液体；启动泵时必须将排出管路阀门完全打开；往复泵适用于高压力和小流量；回转泵适用于中小流量和较高压力；往复泵适宜输送清洁的液体或气液混合物。总的来说，容积泵的效率高于动力式泵。 动力式泵靠快速旋转的叶轮对液体的作用力，将机械能传递给液体，使其动能和压力能增加，然后再通过泵缸，将大部分动能转换为压力能而实现输送。动力式泵又称叶轮式泵或叶片式泵。离心泵是最常见的动力式泵。
3.2动力式泵
动力式泵在一定转速下产生的扬程有一限定值，扬程随流量而改变；工作稳定，输送连续，流量和压力无脉动；一般无自吸能力，需要将泵先灌满液体或将管路抽成真空后才能开始工作 ；适用性能范围广；适宜输送粘度很小的清洁液体，特殊设计的泵可输送泥浆、污水等或水输固体物。动力式泵主要用于给水、排水、灌溉、流程液体输送、电站蓄能、液压传动和船舶喷射推进等。
3.3其他
其他类型的泵是指以另外的方式传递能量的一类泵。例如射流泵是依靠高速喷射出的工作流体 ，将需要输送的流体吸入泵内，并通过两种流体混合进行动量交换来传递能量；水锤泵是利用流动中的水被突然制动时产生的能量，使其中的一部分水压升到一定高度；电磁泵是使通电的液态金属在电磁力作用下 ，产生流动而实现输送；气体升液泵通过导管将压缩空气或其他压缩气体送至液体的最底层处，使之形成较液体轻的气液混合流体，再借管外液体的压力将混合流体压升上来。
4. 泵在生产生活中的应用
4.1不锈钢冲压离心泵在用水系统中的应用
不锈钢冲压离心泵 ，液控阀门校验泵站 ，主要用于小流量、高扬程的用水系统，如饮用水供应系统、压力锅炉供水系统、高纯度净水系统以及医药、食品、精细化工、造纸等行业的冲洗、喷洒等工艺过程。国家经贸委节能信息传播中心最近将不锈钢冲压离心泵列入“最佳节能实践案例研究”，并对该设备的应用及效益进行了分析。
据了解，传统铸造泵是通过制模、灌模、机械加工等复杂工艺制造，耗电、耗料、劳动强度大，严重污染环境，并且无法铸造出口宽度窄的小流量的叶轮。不锈钢冲压离心泵是采用冲压、焊接工艺制造，取代了传统的铸造工艺。泵体生产可节省材料70%以上，效率提高3%-5%，较易实现机械化与自动化批量生产，减少环境污染，减轻劳动强度。
对于冲压离心泵生产厂家，生产2082台不锈钢冲压离心泵，新工艺比传统工艺节约不锈钢材料3.47吨，降低铸造电耗7634千瓦小时。对于洗瓶灌装机的用户，在满足生产要求的情况下，水泵的实际运行功率也从原来的2.18千瓦下降到2.11千瓦，每台节电3.2%。
此外，由于该泵的重量轻、体积小、整体结构合理、维护方便，也减少了维护费用。根据国家统计局和中国机械工业联合会的统计数据，全国铸造泵类年需求量为457万台，合金铸造小流量泵每年需求在38万台以上。不锈钢冲压离心泵因其外形轻巧美观、效率高且价格比铸造泵低，是进口泵的一半，具有显著的经济效益，应用范围广，市场前景广阔。
4.2液压水锤泵原理及推广应用实例
4.2.1液压水锤泵的工作原理和提水性能
液压水锤泵自动供水设备是利用液压冲击原理和液压传动原理设计制造的水力能量升级转换装置，主机设备由脉冲发生器、能量耦合器和蓄能器三个组件构成。它是一种新式微型水力站的主机设备，这种水力泵实质上是利用水力能量传输特性的特种往复泵或泵组，在整体上构成特殊型式的变容式水力机械。
在液压系统中，由于某种原因，液体压力瞬间突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。液压冲击的峰值压力往往比正常压力高出许多倍。水锤泵利用的就是液压冲击原理，即水流在正常流动的过程中，突然关闭出水口阀门，就会在泵体内产生很大的冲击力。利用这个冲击力，就可以把水送到高处。液压冲击是非定常流动，压力波以速度C沿进水动力管道（长引水管）来回传播。在水锤泵设计中，一般都是利用阀门突然关闭后管道压力最大升高量ΔP作为泵的扬水动力。由于液压冲击为一衰减过程，故研究压力升高第一波传至管道入口时的情况。
假定管道断面积为A，管长为L，管道液体的初始流速为V，液体密度为ρ，压力波从排水冲击阀门传至上游供水池的进水口的时间为T，对这段时间运用动量方程：
ΔP•A•T=ρALV
所以 ΔP=ρLV/ T=CρV
式中C=L/T，为压力波在水中的传播速度，取C=1400m/s。
可以计算水从2m高处经长引水管进入水锤泵后，突然关闭排水冲击阀门产生的最大升高压力ΔP，并由能量守恒定律求水流初始速度V：
mgh=mV•V/2，
则 V=(2gh)0.5=(2*9.8*2)0.5≈6.3m/s
所以,突然关闭冲击阀门时产生的最大升高压力ΔP为:
ΔP= CρV=1400*1000*6.3=8.8Mpa
再计算把水提升100米所需的压力P：
P=ρgh=1000*9.8*100=0.98Mpa
可以看出ΔP远大于P，所以从理论上说，利用液压冲击原理，将2米落差水流的一部分水量通过水锤泵提升到百米的高处是不成问题的。
简单地说，泵装置由泵室、泵座、蓄能器所组成。泵室中有两个阀：一个是排水冲击阀W，一个是输水阀D，双阀构成一个组合自动阀件。组合自动阀件在落差水流作用下自动启闭产生液压脉冲：由进水管引来的水进入冲击阀W后泄流。当泄流流速达到设计值，冲击阀W突然关闭，因此产生一个升压波，在此高压力下输水阀D开启，一部分运动着的水流入空气罐，然后再从空气罐流向使用点或高位蓄水池。进水管的质量流量的动能由于输水而耗尽，使水暂时停止。此时压力波衰减，输水阀D由于上下压差而自动关闭。由于进水管路和水柱的弹性，在扬水冲击减弱以后，水柱朝流动方向微微往后摆动，于是在泵壳内就出现了负压，促使冲击阀W自行打开。冲击阀W开启继续泄流，然后，不断重复以上过程进行提水。为了获得连续和均匀的流量，在输水侧装置了集水器，也称蓄能器。因此，水锤泵在结构上也就由蓄能器和组合自动阀件二大核心部件组成。
泵结构最重要的往复运动部件是冲击阀与输水阀的构造及其特性。通过改进自动阀门可以改进泵的工作性能。水锤泵是在无人控制的条件下工作的，所以要求各零部件的运动及时准确和安全可靠。
据资料介绍，水锤泵的冲击阀开关次数最好不少于40次/分。从水锤泵的工作过程可以看出，要使泵正常工作，设计生产一种能够自动启闭，反应迅速的组合阀件至关重要。
水锤泵液压冲击公式为：△P=CρV=LV/t，式中△P为冲击压力；L为冲击波传播距离；V为冲击前进水管内平均流速；t为冲击阀阀门关闭时间。从公式可以看出，要提高液压冲击的压力，必须提高冲击前进水管内平均流速V，缩短冲击阀阀门关闭时间t，及增大冲击波传播距离L。在水锤泵站已建成的先决条件下（ H、L、V三者已定），要产生明显的液压冲击并兼顾泵站效率，主要靠减少冲击阀阀门关闭时间t。
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水锤泵组合自动阀件是两个特殊的专用阀门，其操作动力只有水流的脉动力和其自重。从自动阀门的力学分析可以看出，冲击阀阀门的关闭时间主要取决于有无增速机构、垫胶的弹力、阀盘的重量和出水口的流速等因素。冲击阀阀门的开启时间主要取决于泵壳内负压、垫胶的回弹力、阀盘的重量和出水口的流速等因素。
武汉润泽水利技术中心研制的液压水锤泵，其自动冲击阀门在构造上可自启闭且不采用轴承，并力求防止阀杆的磨损。另外，为防止冲击阀关闭时产生的冲击和振动，在构造上采用了缓冲结构，因此泵壳内的冲击力、与泵连接的进水管道作用的应力，以及作用于基础的冲击力均很小。在进行研制开发时，采用特征线法对液压冲击和柔性水锤进行电算分析，并从材料和强度方面进行了综合的实验研究和理论分析。液压水锤泵通过水力能量传输特性的合理设计来加大能流密度，精准设计脉冲发生组件液压冲击波的脉冲泵水作用，加快液压水锤泵缷载及加载，从而使脉冲发生组件自动冲击阀门（包含辅助增速阀盘装置）实现每分钟30到300次开关频率，达到中高频运转。
落差水流从1至7米高处的进水池（泵站供水池），再经长引水管进入底座为泵室灌水，一直灌到进水池的水平面高度，这时自动阀门是关闭的。为了启动水锤泵，须用手多次打开冲击阀W，以进一步增加蓄能器内的空气室压头。当空气室压力达到落差的3倍左右，则进水管水柱回摆所产生的压强足以使输出阀自行打开，并使水锤泵动作起来。这时，空气室压头不断增加，一直上升到输水管出口顶端的压头值，然后压头基本稳定下来。在扬程压头较高时，一般蓄能器的空气室中的空气渐渐被高压水吸收，使空气室最终不起作用，压力峰值不断升高并会造成机械事故。因此，高扬程应用时需要对水锤泵重新设计液压蓄能器部件，主要是采用气囊式蓄能器,或者采取措施对空气罐人工补气或自动补气。
落差水源的水头和流量是泵扬程和扬水量的重要决定因素之一。另外，泵工作性能还受到引水管安装角度、引水管和扬水管口径及长度、冲击阀开关次数等因素的影响。经过多次工程试验和现场安装应用测试，得到以下几个经验公式：
①、扬程h与水流落差H的关系：h/H=10-50；
②、将液压水锤泵作为动力机和水泵的联合体来考虑，其效率可由下式定义：
η=qh/（QH）
η为泵效率；q为扬水流量；h为扬水高度；Q为进水管来水流量；H为落差水头。
泵效率的经验公式：
1、η=（1.17-1.37）-0.2（（h-H）/H）0.5
（h-H）/H=3-17（采用各类空气罐作液压蓄能器）
2、90%≥η≥60%， （h-H）/H=2～49（采用隔膜式蓄能器作液压蓄能器）
③、水锤泵扬水量q：q=ηHQ/（h-H+ηH）
④、引水管长度L： L=7-12H（随落差水头大小相应变化取值）
⑤、引水管安装角度α：仰角要大于5°，小于20°，以7°-15°为最佳安装角度。
⑥、引水管口径D： D=0.3(60Q)0.5（Q是进泵水源的常年保证流量）
⑦、扬水管口径d: d=0.5-0.1D（随扬程落差比h/H相应变化取值）水锤泵性能的主要技术指标是功率及其效率，但由于受到安装的场所、地形条件及水源等的限制，设计时还应对供给水量、水头、进水管长度、扬水高度和扬水流量等，综合地考虑各种因素进行设计。
据资料显示，国外水锤泵的工作寿命最长可达100年以上，其易损件仅为橡胶垫、密封件、螺栓等。
4.2.2液压水锤泵使用带来的优点
1、液压水锤泵通过水力能量传输特性的合理设计来加大能流密度，精准设计脉冲发生组件液压冲击波的脉冲泵水作用，加快液压水锤泵缷载及加载，从而使脉冲发生组件自动冲击阀门（包含辅助增速阀盘装置）实现每分钟30到300次开关频率，达到中高频运转。
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据资料介绍，水锤泵自动冲击阀门的开关频率最好不少于每分钟40次。工程应用的资料表明，国内同类产品一般运行频率较低（引进德国BIL系列水锤泵只有每分钟20—40次，不超过每分钟60次）。
2、运行噪音小，新型RZ-50饮水型液压水锤泵运转噪音小于80分贝，国内同类新产品（如引进德国BIL系列水锤泵）运转噪音高达105-130分贝。
3、“液压水锤泵”采用不锈钢等耐蚀材料制造蓄能器筒体，以免水锤泵微型水力站的提升水流遭受铁锈污染。
4、液压蓄能器有效容积可通过（含手动）充气装置等简单措施得到有效保证，特别是长年运行中不会丧失气室容积和储能量；液压蓄能器的补气不需要泄空补气，不会造成水锤泵停机。国内同类产品（如引进德国BIL系列水锤泵），大多采用的蓄能器为半蓄能器（没有气体预压缩措施的蓄能器），泄空补气时会造成水锤泵停机。
5、液压蓄能器组件采取等温加载循环工作方式，由脉冲发生组件自动冲击阀门的中高频快速加载工作所可能造成的液压蓄能器气室中的热力损失得到降低，并取消了常规水锤消除器（系气囊式蓄能器，采用绝热加载循环工作方式）筒体内表面的聚丙烯套隔离部件，降低了加工工艺难度和制造成本。
6、“液压水锤泵”，全称“组件式复合液压传动型水锤泵”，由脉冲发生组件、能量耦合组件和蓄能组件这三部分构成。液压水锤泵采用能量耦合组件作为特殊能量转换器实现能量耦合，可以实现直流/交流液压工作方式转换。液压水锤泵自动供水设备—新型RZ系列饮水型液压水锤泵是利用液压冲击原理和液压传动原理设计制造的水力能量升级转换装置。故液压水锤泵设计原理有别于单一采用水锤原理的传统水锤泵。
5. 泵的发展趋势
泵的技术发展一如其他产业的发展一样，是由市场需求的推动取得的。如今，历史已进入到二十一世纪，人们在以环保、电子等领域高科技发展及世界可持续发展为主所产生的巨大需求的大背景下，对于包括泵行业在内的许多行业或领域都带来了技术的飞速变革和发展。
泵的技术发展趋势，主要有以下几个方向：
（1）产品的多元化
产品的生命力在于市场的需求。如今的市场需求正是要求有各自的特色特点，做到与众不同；正是这一点，造就了泵产品的多元化趋势。它的多元性主要体现在泵输送介质的多样性、产品结构的差异性和运行要求的不同性等几个方面。
从输送介质的多样性来看，最早泵的输送对象为单一的水及其它可流动的液体、气体或浆体到现在可输送固液混合物、气液混合物、固液气混合物，直至输送活的物体如土豆、鱼等等。不同的输送对象对于泵的内部结构要求均不同。
除了输送对象对泵的结构有不同要求外，在泵的安装形式、管道布置形式、维护维修等方面对泵的内在或外在的结构提出新要求。同时，各个生产厂商，在结构的设计上又加入了各自企业的理念，更加提高了泵结构的多元化程度。
基于可持续发展和环保的总体背景，泵的运行环境对泵的设计又提出了众多的要求，如泄漏减少、噪声振动降低、可靠性增加、寿命延长等等均对泵的设计提出了不同的侧重点或几个着重点并行均需考虑，也必然形成泵的多元化形式。
（2）泵设计水平提升与制造技术优化的有机结合
进入信息时代的今天，泵的设计人员早已经利用计算机技术来进行产品的开发设计（如CAD的利用），大大提高了设计本身的速度，缩短了产品设计的周期。而在生产为主的制造当中，以数控技术CAM为代表的制造技术业已深入到泵的生产当中。但是，从目前国内的情况看，数控技术CAM主要应用在批量产品的生产上。对于单件或小批的生产，目前CAM技术尚未在泵行业当中普遍实施，单件小批的生产仍旧以传统生产设备为主。
由于市场要求生产厂商的货期尽可能缩短，尤其对于特殊产品（针对用户要求生产的产品）供货周期缩短，必然要求泵的生产企业加速利用CAM技术，甚至是计算机集成制造系统（CIMS）、柔性制造（FMC和FMS）对从设计到制造模具、零件加工等各环节协调一致处理，保证一但设计完成，产品零部件的加工也是趋于同期完成，以确保缩短产品的生产周期。
与此同时，除利用计算机制图外，还将在计算机这个载体上实现产品的强度分析、可靠性预估和三维立体设计，将原来需要在生产中发现和解决的工艺问题和局部结构问题及装配性问题等方面提到生产前进行防范，缩短产品的试制期。
（3）产品的标准化与模块化
在产品出现多元化的同时，泵作为通用产品，总体总量依旧巨大。在市场中，除出现技术性竞争外，产品的价格竞争尤其是通用化产品的价格竞争是必然趋势。在产品出现多元化的趋势下，要实现产品价格的竞争优势，提高产品零部件的标准化程度，实现产品零部件的模块化是必须的。在众多零部件实现模块化后，通过不同模块的组合或改变个别零件的特性，以实现产品的多元化。同时，只有当零部件标准化程度提高后才有可能基于产品的多元化基础上实际规模化的零部件生产，用以降低产品的生产成本和形成产品的价格竞争优势，也可以在产品多元化的基础上进一步地缩短产品的交货周期。
（4） 泵内在特性的提升与追求外在特性
所谓泵的内在特性是指包括产品性能、零部件质量、整机装配质量、外观质量等在内的产品固有特性，或者简称之为品质。在这一点上，是目前许多泵生产厂商所关注的也是努力在提高、改进的方面。而实际上，我们可以发现，有许多的产品在工厂检测符合发至使用单位运行后，往往达不到工厂出厂检测的效果，发生诸如过载、噪声增大，使用达不到要求或寿命降低等等方面的问题；而泵在实际当中所处的运行点或运行特征，我们称之为泵的外在特性或系统特性。
技术人员在进行产品设计时，为提高某一产品的百分之一效率常常花费不少心思；而泵运行如果偏离设计的高效点，实际运行的效率远不止降低百分之一。现在，泵生产厂家同时为用户配套包括变频在内的控制设备及成套设备，实际上已介入到泵的外在特性的追求上了。在此基础上，再关注泵的集中控制系统，提高整个泵及泵站运行效率，则是在泵外特性的追求上更上一层楼。
从销售角度看，推销产品即是在推销泵的内在特性；而关注泵的外特性则是生产厂商不仅是推销产品，而是在推销泵站（成套项目）。
从使用角度看，好的产品必定是适合运行环境的产品而非出厂检测判别的产品。
（5）机电一体化的进一步发展
正如科学技术的发展一样，现阶段科技领域中交叉学科、边缘学科越来越丰富，跨学科的共同研究是十分普遍的事情，作为泵产品的技术发展亦是如此。以屏蔽式泵为例，取消泵的轴封问题，必须从电机结构开始，单局限于泵本身是没有办法实现的；解决泵的噪声问题，除解决泵的流态和振动外，同时需要解决电机风叶的噪声和电磁场的噪声；提高潜水泵的可靠性，必须在潜水电机内加设诸如泄漏保护、过载保护等措施；提高泵的运行效率，须借助于控制技术的运用等等。这些无一不说明要发展泵技术水平，必须从配套的电机、控制技术等方面同时着手，综合考虑，最大限度地提升机电一体化综合水平。
参考文献
[1] 李云，姜培正主编，过程流体机械. 北京：化学工业出版社，2009
[2] 孙启才，金鼎五主编，离心机原理结构与设计计算. 北京：机械工业出版社，1987.
[3] 关醒凡主编，现代泵技术手册，北京：宇航出版社，1995.
Ⅳ 自动喷水灭火系统设计中的几个重要问题
1、喷头布置
合理布置喷头是自动喷水灭火系统设计安全与经济的关键。《喷规》比较强调的是作用面积内的喷水强度和喷水的均匀性及喷头的适时开放。对于每个喷头的半径，一是和生产厂家的产品及其技术参数有关，二是和喷头所在位置的水压有关，三是和喷砂的布置位置有关（结构柱网和各种障碍物的影响）。《喷规》规定的喷头间距只是一个"限"，目的是为了更好地保证喷水强度和喷水的均匀性及适时开放。
1.1喷头布置原则与要求
（1）满足作用面积内的喷水强度、喷水的均匀性及喷头的适时开放（喷头的受热条件和开放时间）；
（2）喷头在喷水半径内灵活布置，不出现未被覆盖的空白，也不出现过多的重要覆盖面积；
（3）保证喷湿墙根及一定范围内的墙面；
（4）喷间之间不应互相影响；
（5）按规范和实际处理障碍物的遮挡，并积极与相关专业协调；
（6）应满足其它相关规范对喷头布置的要求；
（7）考虑火灾时烟羽流对喷头动作的影响；
（8）结合实际，全面分析相关规范，吃准吃深规范中的字眼，综合考虑。
1.2喷水半径与喷头布置
喷水半径是喷头布置的主要依据，它代表一个经济数值，在喷头工作时不致出现未被覆盖的空白，也不出现过多的重要覆盖面积。它与危险等级的喷水强度、喷头特性和工作压力有关。工程设计中喷头布置视建筑平面，在喷水半径范围内，可灵活采用正方形、矩形或平形四边形。喷水半径不同于喷头的计算半径，它是在计算半径的基础上，考虑喷水强度、喷水均匀性、喷头受热条件与适时开放，根据规范的规定而得出的数值。具体见表1：由于喷头的布置受其它因素影响较大，实际上常常出现喷头不能按一个固定的距离来布置，别说同一建筑中往往不会按一个间距布，就是同一层、同一防火分区也常常如此。此外，作为土建设计，不同于装修设计，需要给二次装修留下有余地，喷头间距不宜按规范规定的最大距离要求设置，而且实际上这么做也不易达到规范要求的喷水强度和喷水的均匀性。
设计时必须根据工程实际情况，按设计选定的喷水强度、喷头的流量系数、工作压力确定，并考虑喷头的受热条件和开放时间，在满足规范要求的喷头强度条件下，按喷头的实际工作压力，结合建筑分隔与结构柱网灵活布置。在布置中，喷头间距不应是个定数，应根据所在位置的条件来定，最终目的还是保证喷水强度和喷水的均匀性及适时开放。
1.3不宜演绎集热板
《喷规》对集热板的要求，见7.1.7条，它是针对货架喷头布置而提出的，《喷规称为集热档水板。当喷头上方有孔洞、缝隙，为防止喷头因热气流不停留或上部喷头淋水降温而不能启动时，规定应在喷头的上方设置集热板。另外，《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》［2］中的7.2.3.2条规定，对机械立体汽车库，复式汽车库按停车的托板位置分层布置的喷头，应在其上方设置集热板。而在工程实践中，集热板的使用场合远不止于此，已在较多场合得到了演绎，但这一种做法不但没有规范依据，而且也往往与设置的初衷背着而驰。根据美国FM公司的一项研究结果表明，喷头动作所需80%以上的热量都来自热对流，而传递给喷头的对流热量需要热空气流经喷头才能完成。若起火点不是正对着喷头，那么上升的热对流就不会帆弊在集像一个倒扣的盒子，遮挡了热气流铁水平流动，火灾时在喷头处形成空气流动死角，而延误喷头响应时间。因而，对集热板的设置及其演，应慎重考虑，并应依据现行规范，结合实信孙际情况，分析论证后确定。
2、水力计算
水力计算将决定系统投入灭火的水量及对灭火水量的分配，是关系系统可靠性、合理性和经济性的一项重要设计内容。根据对《喷规》的理解和大量相关资料及部分工程实例的分析，觉得水力计算应采用"矩形面积-逐点法"，也就是首先确定最不利作用面积在管网中的位置（必要时可由水力计算确定），作用面积的形状宜为矩形，仅在作用面积内所包含的喷头计算其喷头量；之后选定最不利计算路线，采用节点流量法将最不利作用面积内的每个喷头的压力值和出流是一一求出，当两个分支交汇时，根据两分支的压力差对压力较高的分支进行流量修正，然后将作用面积内经过流量修正之后的所有喷头出流量的总和作为整个自动喷水灭火系统的滑轿链设计流量，在此以后的管段流量不再增加，仅计算沿程和局部水头损失，一直算到管网起点。
实际火灾发生时，一般都是火源点呈辐射状向四周扩大蔓延，而只有失火区上方的喷头才会开启喷水。［3］。因此采用作用面积保护方法及仅在作用面积内的喷头才计算喷水量是合理的。同时由于火灾时对流及风的影响，作用面积的形状以呈矩更为合理，且矩形面积在管道水力计算时也是最不利的。因而这种"矩形面积-逐点法"符合火场实际，科学严谨，并与欧美等国接轨，是合理的、安全的，也是《喷规》的推荐作法。
（1）矩形面积的确定：作用面积的形状宜为矩形，其长边平行于配水支管，其长度不小于作用面积平方根的1.2倍，喷头数若有小数就进位成整数。当配水支管的实际长度小于边长的计算值时，作用面积要扩展到该配水管邻近支管上的喷头。
（2）经济流速和最不利点处水压
①经济流速：
自动喷水灭火系统最主要的组成部分是配水管道，而配水管道管径的确定，不仅影响到整个系统的造价，更关系到系统消防的安全性。在流量确定的条件下，流速是确定管径的重要参数。采用经济流速是给水系统设计的基础要素，生产、生活给水管道的流速一般采用经济流速，以使管道的基建投资与经常性的运行能耗得到优化匹配。所谓经济流速是一次投资与经常费用之和最小时的流速为经济流速，而相应的管径即为经济管径。所以选择输配水管管径的大小涉及投资与耗电的大小，管径大基建费用高，电费却省，管径小一次投资省，但水头损失大，水泵扬程高，电费高。
《喷规》在管道水力计算9.2.1条也规定"管道内的水流速度宜采用经济流速，必要时可超过5m/s，但不应大于10m/s".然而，自喷给水管道只是在火灾时短时间运行，不同于生产、生活给水管道始终处支运行状态，故可以提高流速，减小管径以降低基建投资，这同样是经济的。但同时如果自喷系统管内水流速度较高，水头损失就较大，配水管支管管径往往就会偏小，造成在设计流量下，喷头实际保护面积可能满足不了规范有关作用面积的要求。此时尽管作用面积内喷头动作时，其平均喷水强度符合规范，但上下游喷头因压力不同而流量有差异，此外，由于管径小，管网水头损失大，消防水泵扬程高，喷头喷水极不均匀，其出水量必然过大，将过早地用完消防贮水。因而管道流速宜采用较低值，管径小时尤宜采用低值。
同时，从上述分析中也不难看出，《喷规》中提到的经济流速应是经济性、合理性、可靠性与安全性的统一，并非能常意义上的经济流速（但其条文及其说明中均未涉及！）。结合工程算例分析有关手册与文献介绍［3-6］，配水干管和配水支管设计流速一般不宜超过3.5m/s，常用1.8-2.8m/s.这种做法能够较好地满足《喷规》表5.0.1、表5.0.5及9.1.4条的有关作用面积和喷水强度的规定，且配水管网水头损失较小，消防水泵的扬程较小，喷头出水不均匀性较小，消防贮水量可得到合理使用，是比较安全、经济、合理的。 ②最不利点处水压：最不利点水压一般为0.1MPa，最小不应小于0.05MPa.过去大家习惯认为0.05MPa是针对屋顶水箱高度往往难以满足最不利喷头压力值而提出的，在消防泵、增压设施扬程计算时，不存在这个问题，都得取0.1MPa，但实际上情况并非如此，甚至可以说对于某种类型的自动喷水灭火系统，按现行规范，一般应取0.05MPa，而非0.1MPa.大家都知道，由于地下车库喷头布置，一是要按《喷规》中危险Ⅱ级，二是应在停车位上方设置，三是受结构柱网限制和其它遮挡及其处理的影响，使其喷头一般都得布置较密，此时而再按0.1MPa来计算，一是设计流量偏大，可达40L/s（不包括防护冷却水幕用水量），二是损失过大，水泵扬程过大，相应的水箱高度也就越大。因此个人认为对于诸如地下车库这类喷头不得不布置过密的系统或场合，宜取0.05MPa，且这样做能较好的满足现行规范的要求。
（3）系统设计流量计算及支管流量修正
①系统的设计流量，应按最不利点处作面积内喷头同时喷水的总流量确定，其计算公式见《喷规》9.1.3条。不同的喷淋管网因喷头间距、管网规模、管道布置等不同，喷淋系统的总用水量和喷水不均匀性可能有较大差别，且喷淋管网中实际存在的喷水不均匀性，喷淋系统的总用水量应当通过认真的水力计算确定，否则，所确定的喷淋泵型号很可能是不合适的，系统可靠性、合理性和经济性也不好保证。
系统设计流量计算中有关情况处理及要求，见《喷规》9.1.4-9.1.9条。
②两管段交点处的计算水压不同时，应按式（1）对交汇点处低水压的一侧的管段总流量进行修正［7］。
式中，q1——低水压侧管段的修正流量（L/s）；
q2——低水压侧管段的修正流量（L/s）；
h1——低水压侧管段的水压（KPa）；
h2——高水压侧管段的水压（KPa）。
（4）管道沿程和局部水头损失每米管道的水头损失计算式见《喷规》9.2.2条，管道局部水头损失，宜采用当量长度法计算，也就是将水流经过弯管、丁字管的局部压力损耗相似于一定长度的直管。实际计算中，常采用管道比阻与流速系数的概念，将相应的局部当量加入相应管段的管段长度，利用EXCEL来完成支管的计算，或系统的计算（因系统的计算涉及到流量修正，要编制相应的"宏"才能自动完成与输出，开始可采取手工进行调整修正工作）。
（5）水泵扬程或系统入口的供水压力
水泵扬程或系统入口的供水压力计算式见《喷规》9.2.4条，这与原规范有所变化，且规定湿式报警阀、水流指示器取值为0.02MPa（这比实际计算值大！）。
（6）减压与减压措施
《喷规》第8.0.5条规定"……配水管道的布置，应使配水管入口的压力均衡。轻危险级、中危险级场所所各配水管入口的压力均不宜大于0.4MPa"而自动喷水灭火系统中，不但存在着低层管道系统中水压不平衡，即使在同层中，当保护面积较大时，由于设计是按最不利工作面积计算，同层中有利工作面积内喷头的水压也有剩余，所以习惯是对连接有利工作面积的配水管或配水干管予以减压，减压的方法可以采用设置减压阀、减压孔板、节流管以及缩小有利工作面配水支管的管径等方法增加沿途水头员失达到减压目的。
有关规定与计算见《喷规》9.3.1-9.3.5条。
3、消防水箱与水泵接合器
3.1消防水箱
供水矛盾主要在动力源的可靠性，矛盾的暴露表现在水系统，但涉及面较宽。相关规范？quot；按建筑分类分别采用一级供电或二级供电加柴油机"，临时高压给不系统应设消防水箱等规定。我国现行水防技术规范对消防水箱的规定，存在顶层、远端等不利部位欠压的问题，使消防水箱对这些不利部位不能发挥应有的作用，而按《高规》［8］规定设置的增压设施，由于水量偏小同样未能妥善解决这个问题。自动喷水灭火系统用于扑救初期火灾，在喷头动作的时间段，火势将以每秒几千瓦至十几千瓦的速率增长，此时开放喷头如不能按规定强度连续喷水，系统效能将显著降低，甚至给火灾入迅猛燃烧阶段以可乘之机，其结果将导致灭火的难度增大使火灾超出系统的控灭火能力［9］。为保证喷头开放后连续喷水，并保证对不利部位火灾的及时有效扑救，《喷规》第10.3.1、10.3.2规定："采用临时高压给水系统的自动喷水灭火系统，就设高位消防水箱，其储水量应符合现行有关国家标准的规定。消防水箱的供水，应满足系统最不利点处喷头的最低工作压力和喷水强度。"、"建筑高度不超过24m、并按轻危险级或中危险级场所设置温式系统、干式系统或预作用系统时，如设置高位水箱确有困难，应采用5L/s流量的气压给水设备供给10min初期水量".
对此可作如下考虑：
（1）设置消防水箱（气压给水设备）的目的在于：一是利用位差为系统提供准工作状态下所需要的水压，达到使管道内的充水保持一定压力的目的；二是提供系统启动初期的用水量和水压，在供水泵因动力或机械故障不能正常投入运行的紧急情况下应急供水，确保喷头开放后立即喷水，并为首批开放的喷头扑救初期火灾，提供维持10min喷水的用水量，控制初期火军和为消防队增援灭火争取时间。
（2）采用临时高压给水系统的自动喷水灭火系统，凡超过24m的高层建筑或其它严重危险级和仓库危险级的建筑均应设高位水箱，且不可用气压给水设备替代。由于位差的水箱供水期间，系统的喷水强度不足，因此将削弱系统的控灭火能力。为此，要求消防水箱满足供水不利楼层和部位喷头的最低工作压力和喷头强度。
但单独设置稳压泵，仅能为系统稳压而不能提供灭火初期的用水量。《高规》在条文说明里指出，设置增压设施的目的主要是在火灾初起时，消防水泵启动前、满足自动喷水灭火系统的水压要求。对增压水泵，其出水量应满足一个自动喷水灭火系统喷头的用水量。对气压罐其调节水容量为5个喷头30s的用水量，即5×1×30＝150L.现行国标图集-消防增压稳压设备选用与安装（98S176）是按《高规》编制的，其功能只是解决火灾初期时，即消防主泵启动前，确保具有足够消防压力的30s储水量进行初期火灾扑救，直至消防主泵全负荷启动运行。对于合用消防水箱的增压设施，450L容量也仅能在紧急情况下向3只喷头供给不足2min水量（3×1.33×120＝479L）。
可见以前的屋顶水箱和稳压设备联合工作方式已不能满足《喷规》的要求，而架高水箱在建筑设计中由于多种因素的影响又很难实现。
为此《喷规》规定了最低工作压力0.05MPa的要求。但到底是动压还是静压，规范没有强制限定，这就给设计带来了难度的同进也有了一定的灵活性。
实际上，0.05Mpa应是动压而非静压。0.05Mpa是指系统最不利点处喷头最低工作压力，同时规范在条文说明中指？quot；如果顶层最不利点处喷头的水压要求为0.1Mpa，则屋顶水箱必须比顶层喷头高出10m以上，将会给建筑造型和结构处理带来很大困难。根据上述情况和参考国外有关规范，将最不利喷头的工作压力确定为0.05Mpa".
（3）高位水箱的高度，《建规》［10］规定设在建筑物的最高处（《建规》送稿也有静压0.07Mpa的要求），《高规》要求保证顶层消火栓0.07Mpa的静水压力。若按建筑层高3m考虑，最不利消火栓上0.07Mpa，对自喷静水压刚好在0.05Mpa左右。为与相关规范达到协调一致，实际工程设计中，当水箱难以满足0.05Mpa动压要求，在动力可靠、管理到位的情况下，以0.05Mpa静压考虑也是可行的。
（4）高位水箱的设置保证0.05Mpa动压，在不宜采用增压稳压装置的情况下，就得将水箱架高。由于水箱中的水要经报警阀、水流指示器后才到达最不利喷头，加上管钱较长，即使火灾初期，自喷用水量很小，也是有一定的水头损失的，具体可详细计算后确定。但一般在高出7m（这个高度在建筑上稍微处理一下是能满足的：跃层+电梯机房+水箱垫高）以上的话，可以满足规范的要求。（《喷规》按照相关的现行标准，规定湿式报警阀、水流指示吕局部水头损失取值为0.02MPa，明显偏高，至少在校核水箱高度时要比这小得多！）。
另外，可通过采用缩小喷头间距、增大管径减少损失等其它措施来满足最不利点喷头在最低工作压力（0.05Mpa）下的喷水强度。
（5）《喷规》10.3.2规定的5L/s、10min的消防贮量的气压给水设备，若采用隔膜式气压罐，由一般需2个立式或1个卧式。立式的可选用91SB3-132中SBQL1600×1.5的两个就可以了。系统占地约35m2，价格约3.2万元左右。部分人对此规定有此争议，但考虑到新规范比较强调火灾的初期灭火，强调系统能在尽量快的时间里出水，和火灾发生后人们习惯于断电的思维，为增加安全性，减少部分使用面积，增加一些造价是合理的、值得的，相信随着经济条件的不断提高安全问题会越来越得到重视，同时，随着经济条件的不断提高，设施也会越来越有利于工程。此外，考虑到《建规》第8.8.5条"消防水泵应在火警后5min内启动，并在火场断电时仍能正常运转。"及"建规"送审稿等8.7.9条"消防水泵应保下在火警后自动启泵，并在火场断电时仍能正常运转"的规定，水罐的贮水是否可以根据《建规》按5min考虑，也值探讨。但个人认为，尽管水泵的启支时间可以很快，考虑到与相关规范的协调一致，以及喷水的不均匀性和其它因素，作为保障措施，气压罐还是应贮存10min用水。
3.2水泵接合器
水泵接合器的主要用途是当室内消防泵发生故障或遇大火室内消防用水不足时，供消防车从室外消火栓取水，通过水泵接合器将水送到室内消防给水管网用于灭火。
（1）在自喷灭火系统中，因报警阀组均有止回阀，水泵拼命器设在阀后（沿水流向）水不会倒流，加上因水消防车到达现场通过水泵拼命器向室内自喷消防管网输水时，火灾为已知情况，不需再次启动压力继电器及水力警铃报警，也不必再次启以消防水泵等设施，水泵接合器可直接接在湿式报警阀后［11］。但对于系统有两个或两个以上报警阀组，还设在阀后那么其他阀将不能再公用此水泵接合器了，那就得每个报警阀后至少设一个水泵结合器。同时考虑到《喷规》10.1.4条的规定"当自动喷水灭火系统中设有2个及以上报警阀组时，报警阀组前宜设环供水管道"，对于2个及以上报警阀组的系统还是设在阀前为好，可以互为备用。另外水泵接合器位置应考虑连接消防车水泵的方便，且离水源不宜过远。（2）《喷规》10.4.2条规定，当水泵接合器的供水能力不能满足最不利点处作用面积的流量和压力要求时，应采取增压措施。这一规定与《高规》7.4.5.2的规定"消防给水为竖向分区供水时，在消防车供水压力范围内的分区，应分别设置水泵接合器"相比，提高了水泵接合器的要求，已不再局限于"一步到位"，这一规定是经验的总结，也是实际的需要，有利于提高系统的可靠性。
（3）《喷规》规定水泵接合器的流量"宜接"10-15L/s，《高规》是"应按"，《建规》是"按".这种措辞应是有其原因的：10-15L/s是消防车长期正常运转和发挥较大效能的流量范围，且消防系统的流速可以比给水流速稍大，加之，按现行《喷规》的流量计算法，对于中危险级不再局限于26-30L/s范围内，而是可大可小，一个"宜"字给设计者带来了更大的选择余地，也更符合实际需要。如笔者最近设计的一个四层综合楼，地下室为地下车库，自动喷炎流量为33L/s，是设3个还是设2个，我想还是宜设2个。
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Ⅳ 如何设计工矿防尘储煤场，喷淋喷洒水设施，洒水喷枪除尘降尘装置
应用洒水喷枪喷水防尘、降尘提供一个高效方法。高压水流经由特别设计的喷嘴，形成数十米半径的旋转雨帘均匀覆盖堆场表面，达到非常理想防尘效果。
洒水喷枪喷淋防尘系统主要由水源系统、自动控制系统、管路系统、喷枪喷头、控制电磁阀及防护设备构成。
洒水喷枪降尘系统的特点：
1 、 喷枪、喷头洒水雨雾均匀并自动旋转，角度可调，合理布置避免盲区出现，防尘、抑尘效果显著；
2 、 远程全自动控制，有多种设定程序，分组控制、单独控制、任意组合控制灵活方便；
3 、 临时需要可以现场手动控制，喷枪站控制阀自带手动开关功能，现场作业人员即可操作；
4 、 洒水喷枪喷射距离远，半径可达30-95米，减少管道铺设、方便施工；
5 、 洒水喷枪、喷头相结合的设计，可以覆盖所有扬尘区域，彻底治理扬尘；
6 、 可设自动泄水阀、保温伴热，维护简便，冬季也可正常使用；
考虑到洒水喷枪安装在场地中央会影响堆取料作业，所以洒水喷枪尽量安装在堆场的周围，大多数在堆场的两侧矩形、三角形方式布置，其中三角形布置可以更均匀地覆盖，还有一种情况是现场只允许在一侧布置喷枪，接下来就是按照现场射程的要求来选择洒水喷枪型号。
喷枪型号选定之后对照性能参数表查到喷枪的运行流量、压力，根据这个数据以及喷枪的同时运行的数量（通常同时只运行1-4支，分组轮流工作）来设计水泵、供水管路等。
关于控制，建议采用自动控制系统对喷枪、水泵进行集中控制，可以通过科学合理地编排喷淋程序，大大降低现场管理人员的工作强度、省水省电并达到最佳的防尘降尘效果。编排喷淋程序时一方面要对喷枪合理分组控制，避免支管路水头损失过大，另外要注意季节、气候变化，并掌握少量多次的原则。
北京新景园艺有限公司工矿防尘的项目设计、产品及施工安装已经广泛应用于扬尘严重的电厂、港口煤码头、铁路货场、矿山、煤矿、钢铁厂、煤焦化工等工业企业的煤场、煤堆、堆料场、原料场、矿石等堆场及运输卡车道的大喷枪洒水喷淋防尘、降尘等领域。煤场喷淋洒水工矿防尘大喷枪电磁阀控制箱，水冲洗系列煤场喷洒系统干煤棚降尘水冲洗卷盘箱栈桥冲洗器，喷雾除尘系列喷雾喷嘴，煤场喷洒设计安装。港口码头、火电厂、钢铁厂、煤矿、焦化厂、煤炭转运站等大型场地，灰尘多需要治理的地方的除尘，大面积的农业园林灌溉，自动控制，污水过滤，行业包括电厂、港口煤码头、铁路货场、矿山、煤矿、钢铁厂、煤焦化工等工业企业的煤场、煤堆、堆料场、原料场、矿石等堆场及运输卡车道洒水喷淋防尘、降尘等领域，及冲洗卷盘箱、输煤皮带喷雾除尘。公司产品有：尼尔森电磁阀，伯尔梅特电磁阀，过滤器，西美大喷枪，尼尔森大喷枪，雨鸟大喷枪，纳安丹大喷枪，自动化产品.，程控系统等。煤场喷淋洒水防尘尼大喷枪电磁阀 水冲洗系列 煤场喷洒系统 喷雾除尘系列 喷雾喷嘴煤场喷淋洒水防尘尼尔森大喷枪电磁阀, 场喷淋洒水防尘，喷淋洒水防尘，煤场喷淋洒水防尘大喷枪，煤场喷淋洒水防尘雨鸟大喷枪，水冲洗系列,煤场喷洒系统,喷雾除尘系列,喷雾喷嘴,尼尔森喷枪,，冲洗卷盘箱,自动泄水阀,煤场喷淋洒水防尘大喷枪,尼尔森喷枪,尼尔森电磁阀,SR75喷枪, SR100喷枪,SR150喷枪,SR200喷枪, N800电磁阀,RB50喷枪, PYC50喷枪,煤场喷枪,大喷枪,煤场电磁阀,煤场喷淋,煤场降尘,冲洗卷盘箱,水冲洗卷盘箱,栈桥冲洗,干煤棚降尘，煤场喷淋降尘,洒水喷枪,电磁阀,控制器,煤场喷洒设计安装,水冲洗卷盘箱,电厂检修配件提供各种射程除尘喷枪，欢迎联系洽谈。