ANSI HI HYDRAUL HI 9.8-2012 Rotodynamic Pumps for Pump Intake Design (A123).pdf

1、6 Campus DriveFirst Floor NorthParsippany, New Jersey07054-4406 www.Pumps.org ANSI/HI9.8-2012ANSI/HI 9.8-2012American National Standard forRotodynamic Pumpsfor Pump Intake DesignThis page intentionally blank.ANSI/HI 9.8-2012American National Standard forRotodynamic Pumpsfor Pump Intake DesignSponsor

2、Hydraulic Institute www.Pumps.org Approved December 4, 2012American National Standards Institute, Inc.Hydraulic Institute Standards, Copyright 1997-2012, All Rights ReservedApproval of an American National Standard requires verification by ANSI that therequirements for due process, consensus and oth

3、er criteria for approval have been metby the standards developer.Consensus is established when, in the judgement of the ANSI Board of StandardsReview, substantial agreement has been reached by directly and materially affectedinterests. Substantial agreement means much more than a simple majority, bu

4、t not nec-essarily unanimity. Consensus requires that all views and objections be considered,and that a concerted effort be made toward their resolution.The use of American National Standards is completely voluntary; their existence doesnot in any respect preclude anyone, whether he has approved the

5、 standards or not,from manufacturing, marketing, purchasing, or using products, processes, or proce-dures not conforming to the standards.The American National Standards Institute does not develop standards and will in nocircumstances give an interpretation of any American National Standard. Moreove

6、r, noperson shall have the right or authority to issue an interpretation of an AmericanNational Standard in the name of the American National Standards Institute. Requestsfor interpretations should be addressed to the secretariat or sponsor whose nameappears on the title page of this standard.CAUTIO

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8、ion on all standards by call-ing or writing the American National Standards Institute.Published ByHydraulic Institute6 Campus Drive, First Floor NorthParsippany, NJ 07054-4406www.Pumps.org Copyright 2012 Hydraulic InstituteAll rights reserved.No part of this publication may be reproduced in any form

9、, in an electronic retrieval system or otherwise, without prior written permission of the publisher.Printed in the United States of AmericaISBN 978-880952-70-2AmericanNationalStandardRecycledpaperHydraulic Institute Standards, Copyright 1997-2012, All Rights ReservediiiContentsPageForeword . . . . .

10、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii9.8 Pump intake design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11、 . . 19.8.1 Design objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19.8.2 Intake structures for clear liquids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29.

12、8.2.1 Rectangular intakes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29.8.2.2 Formed suction intakes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89.8.2.

13、3 Circular pump stations (clear liquids) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99.8.2.4 Trench-type intakes (clear liquids) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139.8.2.5 Tanks - pump s

14、uction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159.8.2.6 Can vertical turbine pump intakes (clear liquids), including those with submersible motors (refer to Appendix G) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179.8.2.7 Unconfined intakes (Figure 9.8.2.7) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219.8.3 Intake structures for solids-bearing liquids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

16、 . . . . . . . . . . . . . 239.8.3.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239.8.3.2 Trench-type wet wells for solids-bearing liquids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17、. . . . . . . . . 259.8.3.3 Circular plan wet pit for solids-bearing liquids. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289.8.3.4 Rectangular wet wells for solids-bearing liquids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309.8.4 P

18、hysical model studies of intake structures and pump suction piping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329.8.4.1 Need for a physical model study. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329.8.4.2 Physical model study objectives . . . .

19、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339.8.4.3 Physical model similitude and scale selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339.8.4.4 Physical model study scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359.8.4.5 Instrumentation and measuring techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .369.8.4.6 Test plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389.8.4.7 Acceptance criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399.8.4.8 Report preparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399.8.5 Inlet bell design diameter (D) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399.8.5.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399.8.5.2 Objective. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399.8.6 Required submergence for minimizing surface vortices . . . . . . . . . . . . . . .

24、 . . . . . . . . . . . . . . . . . 439.8.6.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439.8.6.2 Controlling parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

25、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439.8.6.3 Application considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449.8.7 Use of computational fluid dynamics (CFD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

26、 . . . . . . .459.8.7.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459.8.7.2 Simulation methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27、 . . . . . . . . 489.8.7.3 Correlation of simulation and experimental results. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .489.8.7.4 Acceptable uses of computational fluid dynamics (CFD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Hydraulic Institute Stan

28、dards, Copyright 1997-2012, All Rights Reservediv9.8.8 Glossary and nomenclature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489.8.8.1 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489.8.8.2 Nomenclature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54Appendix A Remedial measures for problem intakes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30、. . . . . . . . . . . . . . . 60Appendix B Sump volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75Appendix C Intake basin entrance conditions, trench-type wet wells for solids-bearing liquids. . . . . . . . . . .

31、. 79Appendix D Performance enhancements for trench-type wet wells. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84Appendix E Aspects of design of rectangular wet wells for solids-bearing liquids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89Appendix F Suction bell design . . . . .

32、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95Appendix G Submersible pumps well motor type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97Appendix H Modification of existing pumping system

33、s. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98Appendix I Alternate formed suction intake designs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99Appendix J Rectangular intakes for shallow liquid source. . . . . . . .

34、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103Appendix K Influence of pump selection on intake design. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107Appendix L References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

35、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110Appendix M Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112Figures9.8.2.1.4a Rectangular intake structure layout . . . . . . . . . . . . . . .

36、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59.8.2.1.4b Filler wall details for proper bay width . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69.8.2.2.2 Formed suction intake . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109.8.2.3.1a Wet-pit duplex sump with pumps offset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119.8.2.3.1b Wet-pit duplex sump with pumps on centerline . . . . . . . . . . . . .

38、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119.8.2.3.1c Dry-pit/wet-pit duplex sump . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119.8.2.3.1d Wet-pit triplex sump, pumps in line . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

39、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119.8.2.3.1e Wet-pit triplex sump, compact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119.8.2.3.1f Dry-pit/wet-pit triplex sump . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

40、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119.8.2.4.1a Trench-type wet well . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139.8.2.4.1b Trench-type wet well with formed suction inlet. . . . . . . . . . . . . . . .

41、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149.8.2.5.4 Datum for calculation of submergence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179.8.2.5.5 Definitions of V and D for calculation of submergence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

42、 . . . . . . . . . . . . . . . 189.8.2.6.4 Open bottom can intakes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209.8.2.6.5 Closed bottom can . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

43、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219.8.2.7 Unconfined intakes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229.8.3.2.2 Open trench-type wet well . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

44、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269.8.3.3.1a Circular wet pit with sloping walls and minimized horizontal floor area (dry-pit pumps). . . . . . . . . . 299.8.3.3.1b Circular wet pit with sloping walls and minimized horizontal floor area (submersible pumps shown for illustration). . .

45、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299.8.3.3.1c Circular wet pit with sloping walls and minimized horizontal floor area (wet-pit pumps shown for illustration). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

46、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Hydraulic Institute Standards, Copyright 1997-2012, All Rights Reservedv9.8.3.4.4 Confined wet-well design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319.8.4.5a Cl

47、assification of free surface and subsurface vortices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379.8.4.5b Typical swirl meter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389.8.5.2a Inlet

48、bell design diameter (metric units). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419.8.5.2b Inlet bell design diameter (US customary units) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429.8.6.3a Minimum submergen

49、ce to minimize free surface vortices (metric units). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469.8.6.3b Minimum submergence to minimize free surface vortices (US customary units) . . . . . . . . . . . . . . . . 47A.1 Examples of approach flow conditions at intake structures and the resulting effect on velocity, all pumps operating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62A.2 Examples of pump approach flow patterns for various combinations