泵与风机(课后习题答案)).doc

泵与风机学习指导书
第一章 练习题
名词解释
1） 泵
（2）泵的扬程
（3）风机的全压
（4）轴功率
2．简答题
（1）简述热力发电厂锅炉给水泵的作用和工作特点。
（2）简述热力发电厂锅炉引风机的作用和工作特点。
3）按照风机产生的全压大小，风机大致可分为哪几类？ （4）叶片泵大致可分为哪几类？
第二章练习题
1．名词解释
（1）排挤系数
（2）基本方程式
（3）轴向旋涡运动
（4） 反作用度
2．选择题[请在四个备选的答案中选择一个正确答案填至（ ）内]
（5） （1）由于叶轮中某点的绝对速度是相对速度和圆周速度的向量合成，所以（ ）
A. 绝对速度总是最大的；
B. 绝对速度的径向分速度总是等于相对速度的径向分速度；
C. 绝对速度流动角 α 总是大于相对速度流动角 β ；
C. 流动效率 η h 总是小于 1；
D. 有实际意义的叶轮，其反作用度τ总是小于 1。
3． 简答题
（1） 简述离心式泵与风机的工作原理。
（2） 简述流体在离心式叶轮中的运动合成
（3）在推导基本方程式时采用了哪些假设？
（4） 有哪些方法可以提高叶轮的理论扬程（或理论全压）
（5）叶轮进口预旋和轴向旋涡运动会对叶轮扬程（或全压）产生如何影响？
（6）离心式泵与风机有哪几种叶片型式？各有何优点？
（7） 为什么离心泵都采用后弯式叶片？
（8） 在其它条件不变的情况下，叶片出口安装角对叶轮扬程（或全压）有何影响？
4．计算题 （1）有一离心式水泵，其叶轮的外径 D2=22cm，转速 n=2980r/min，叶轮出口安装角 β 2 a =45 °，出口处的径向速度 v 2 r∞ = 3.6m/s。设流体径向流入叶轮，试按比例画出出口速度三角形，并 计算无限多叶片叶轮的理论扬程 H T∞ ，若滑移系数 K=0.8，叶轮流动效率 η h =0.9，叶轮的实际 扬程为多少？
（2） 某离心式风机的转速为 1500r/min，叶轮外径为 600mm，内径为 480mm，设叶轮有无 限多叶片且叶片厚度为无限薄，叶片进、出口处的安装角分别为 60°、120°，进、出口处空气 的相对速度分别为 25m/s、22m/s，空气密度为 1.2kg/m3。 ①试计算叶轮的理论静压 p st∞ 、动压 p d∞ 和全压 pT∞ ； ②试计算理论静压 p st∞ 、动压 p d∞ 占理论全压 pT∞ 的百分比； ③试计算叶轮的反作用度τ。 （3）某离心式风机的叶轮外径为 800mm，空气无预旋地流进叶轮，叶轮出口处的相对速度 为 16m/s，叶片出口安装角为 90°，叶轮的理论全压 pT∞ 为 200mmH2O，进口空气密度为 1.0kg/m3。试计算风机的转速。 （4）已知某离心泵在抽送密度为 1000 kg/m3 的水时，其叶轮的理论扬程为 30m。现用这台 转速和理论体积流量都不变， 问这时叶轮的理论扬程为多少？ 泵来抽送密度为 700 kg/m3 的汽油，
（5） 已知一台水泵进、出口标高相同，流量为 25L/s，泵出口水管的压力表读数为 0.35MPa， D. 绝对速度圆周分速度的大小总是不等于圆周速度的大小。
（2） 下列说法正确的是（ ） 。
（3） A. 在其它条件不变的情况下，泵叶轮进口处预旋总是会导致叶轮扬程较低；
（4） B. C. D. 在其它条件不变的情况下，泵叶轮进口处预旋总是会导致 α 1 < 90 ； o 在其它条件不变的情况下，轴向旋涡运动总是会导致叶轮的理论扬程较低； 泵叶轮进口处的自由预旋总是会导致 α 1 < 90 。 o
（5） （3）下列说法错误的是（ ） 。
（6） A. 滑移系数 K 总是小于 1； B. 叶片排挤系数Ψ总是大于 1； 进口水管的真空表读数为 40kPa， 真空表与泵进口标高相同， 压力表装在泵出口上方 2m 的地方， 进口水管和出口水管的半径分别为 50mm 和 40mm，水的密度为 1000 kg/m3。 ①试计算泵的扬程 H； ②已知吸水池和排水池的水面压力均为大气压，吸水管长度为 5m，局部阻力系数之和为 ∑ξ 1 =6；排水管长度为 40m，局部阻力系数之和为 ∑ξ 2 =12，吸水管和排水管的沿程 C.效率和轴功率增大 D.全压和效率增大 （4）一般来说，随着比转速的增大（ ） 。 A.圆盘摩擦损失和容积损失肯定较小 B. 圆盘摩擦损失和流动损失肯定较小 C.容积损失和流动损失肯定较大 D. 圆盘摩擦损失和容积损失肯定较大 7．简答题 （1）降低中、低比转速泵与风机圆盘摩擦损失的主要措施有哪些？ （2）为什么电厂循环水泵一般应选用具有陡降型的 qV ? H 曲线？ （3）为什么当泵与风机的流量发生变化时，其比转速是不变的？ （4）为什么低比转速的泵与风机其效率不会高？ （5）热力发电厂的除氧器为什么总是布置在给水泵的上方？ （6）为什么轴流泵发生汽蚀时其性能不会急剧下降？ 8．计算题 （1） 有一台双吸单级离心泵， 设计工况为： 转速 n=1450r/min， 流量 qV =340m3/h， 扬程 H=26m， 轴功率 P=32kW（输送水的密度为 1000kg/m3） 。 阻力系数均取λ=0.03。试计算排水池的水面比吸水池的水面高多少？ （6）某离心风机的转速为 1000r/min，叶轮外径为 500mm，空气径向流入叶轮，空气密度为 1.2kg/m3，叶片出口安装角为 120°，叶片出口处绝对速度的圆周分速度 v 2u∞ = 1.5u 2 。 ①试计算叶轮的理论全压 pT∞ ； ②如叶轮流量、转速、尺寸均不变，且空气仍径向流入叶轮，但将叶片出口安装角改为 60 °，问叶轮的理论全压 pT∞ 下降多少？ 第三章练习题 练习题 5．名词解释 （1）有效功率 （2）圆盘摩擦损失 （3）容积效率 （4）泵与风机的性能曲线 （5）比例定律 （6）通用性能曲线 （7）无因次流量系数 （8）汽蚀现象 （9）有效汽蚀余量 6．选择题[请在四个备选的答案中选择一个正确答案填至（ ）内] （1）泵与风机的（ ）大小不影响流量和扬程。 A.容积损失 B.机械损失 C.流动损失 D.冲击损失 （2）泵的（ ）不一定属于容积损失。 A.叶轮进口密封环处的泄漏 B.轴封处的泄漏 C.多级泵的级间泄漏 D.平衡盘处的泄漏 （3）对于一台后弯式离心风机，一般来说，当流量增大时（ ） 。 A.全压和轴功率增大 B.动压和轴功率增大 ①已知该泵此时的容积效率为 0.92，机械效率为 0.90，求泵的流动效率 η h ； ②求该泵的比转速 n s 。 （2）有一叶轮外径为 460mm 的离心风机，在转速为 1450r/min 时，其流量为 5.1 m3/s，且已 知此时空气径向流入叶轮，在叶轮出口处的相对速度为半径方向，空气密度为 1.2 kg/m3，设 p / pT∞ = 0.85 。试求风机的全压与有效功率。全压 1200Pa， （3） 有一台离心风机， 在某一工况时的参数为： 转速 1450r/min， 流量 1.5m3/min， 3 3 进气密度为 1.2kg/m ；现有一工况与之相似，进气密度为 0.9kg/m ，全压为 1200Pa，试计算后 一工况的转速和流量。 （4）有一机号为№8 的风机，进气密度为 1kg/m3，当转速为 1450r/min，流量为 25200m3/h 时，全压为 1922Pa，效率为 85％，试计算此时的流量系数 q V 、压力系数 p 和功率系数 P 。 （5） 某电厂装有一台循环水泵， 从铭牌上查得该泵的流量为 54000m3/h， 进口直径为 1900mm， 允许吸上真空高度为 3m。 该泵吸水面的压头为 9.7m， 最高吸水温度为 35℃ （饱和压头为 0.58m） 。 已知吸入管的阻力损失为 0.4m，试计算该泵的允许几何安装高度。 （6） 有一供水系统如图 3－12 所示， 泵的几何安装高度为 3.7m， 吸水面的绝对压力为 98100 Pa，水温为 20℃，水的密度为 1000kg/m3，20℃水的饱和压头为 0.24m。图 3－13 给出了该泵的 汽蚀性能曲线 qV ? ?hr 和吸水管的流道阻力特性曲线 qV ? hw 。试查图计算当流量大约增大到 多少时泵正好开始发生汽蚀？ 机在启动和调节方法上有何区别？ （4）轴流式泵与风机有哪几种基本结构型式？各种型式有何优点？ （5）在相同转速和叶轮尺寸下，为什么离心式叶轮的扬程（或全压）比轴流式的高得多？ 2．计算题 （1）有一单级轴流式水泵，当转速为 375 r/min 时，在直径为 980mm 处，水以 4m/s 速度沿 轴向流入叶轮，以 v 2 =4.5 m/s 的速度流出叶轮。试计算泵的理论扬程 H T∞ 。 （2）有一单级轴流式水泵，当转速为 300 r/min，在直径为 530mm 处，水以 4.05m/s 速度沿 轴向流入叶轮，在叶轮出口处，绝对速度的圆周分速度为 3.85 m/s。试计算进出口处的叶片安装 角 β 1e 和 β 2 e 。 附录 练习题参考答案 图 3－12 计算题 3－4－6 附图 1 第四章练习题 1．选择题 （1）在图 4－5 所示的立式凝结水泵结构图中，选择一个正确的标注序号填入（ ）中。 （a） ）是泵的进水口 （ （b） ）是泵的出水口 （ （c） ）是泵的首级叶轮 （ （d） ）是泵的末级叶轮 （ （e） ）是泵轴 （ （f） ）是泵的轴承 （ 图 4－5 16NL－280 型立式凝结水泵结构图 （见教材 p86 图 4－10 注：应在原图中加上标注） 应在原图中加上标注
（7） 第 一 章 2．简答题 ．
（8） （3）按照风机产生的全压大小，风机大致可分为：通风机、鼓风机、压气机。
（9） （4）叶片泵大致可分为：离心泵、轴流泵、混流泵和旋涡泵。
（10） （2）在下列热力发电厂的泵与风机序号中选择至少两个正确序号填入下面各题的（ ）中。 （a）锅炉给水泵 （b）汽轮机凝结水泵 （c）循环水泵 （d）送风机 （e）引风机 （f）排粉风机 （g）烟气循环风机 1）热力发电厂的泵与风机中（ ）可以采用轴流式； 2）热力发电厂的泵与风机中（ ）应注意防磨、防积灰和防腐蚀； 3）热力发电厂的泵与风机中（ ）输送的是饱和热水，应采取防汽蚀措施。 1． 简答题 （1）简述电厂凝结水泵的作用、主要工作特点和结构特点。 （2）简述锅炉引风机的作用、主要工作特点和结构特点。 （3）离心泵产生轴向推力的原因主要有哪些？
（11） 第五章练习题 1．简答题 （1）轴流式泵与风机与其它类型的泵与风机相比有何特点？ （2）轴流式泵与风机的 qV ? H 曲线（或 qV ? p 曲线）与离心式的有何区别？ （3）轴流式泵与风机的 qV ? P 曲线与离心式的有何区别？由此说明这两种类型的泵与风 第 二 章 2．选择题 ． （1）B （2）C （3）B 3．简答题 ． （1）答：离心式泵与风机在原动机带动下，叶轮发生旋转，流过泵与风机的流体在叶轮中 叶片的作用下也产生旋转，流体获得的能量主要是来自旋转时产生的离心力的作用。流体是轴 向流入叶轮，径向流出叶轮。 （2）答：在离心式叶轮中，流体绝对运动是圆周运动和相对运动的合成，是一种复合运动。 其大小为 描述圆周运动的速度称为圆周速度， 符号为 u ， πDn 60 ， 方向为所在圆周的切线方向 （指 向旋转方） ；描述相对运动的速度称为相对速度，符号为 w ，由于流体在叶轮中的相对运动非常 复杂，在叶轮有无限多叶片且叶片为无限薄的假设条件下，相对速度的方向为所在处叶片切线 方向（指向叶轮出口） ，同一半径处相对速度大小相等，与叶轮流量和流道形状有关；描述绝对 运动的速度称为绝对速度，符号为 v ，其大小、方向是由圆周速度和相对速度的大小、方向共 同决定。 （3）答：在推导基本方程式时，作了如下假设： ①叶轮中的叶片数为无限多且叶片为无限薄； ②流体为理想流体； ③流体作定常运动； ④流体是不可压缩的； ⑤流体在叶轮内的流动是轴对称流动。 （4）答：一般在设计工况下，α 1∞ 等于或接近于 90 ，叶轮理论扬程（或理论全压）主要与 o （2）① p st∞ = 562.9 Pa ， p d∞ = 1578.6 Pa ， pT∞ = 2141.5 Pa ② p st∞ 占 26.3%， p d∞ 占 73.7% （3） n = 1068r / min （4） H T∞ = 30m （5）① H = 42.5m ，②排水池的水面比吸水池的水面高约 4.6m。 提示：两水面的高度差与吸水管路、出水管路的流动阻力损失之和等于泵的扬程。 （6）① pT∞ = 1233.7 Pa ，② pT∞ 下降 822.5 Pa 提示：画出两种出口安装角的速度三角形，通过对这两个三角形的分析，可以看出，安装 角为 60°时，绝对速度的圆周分速度为 0.5u2。 叶轮出口速度有关。提高叶轮理论扬程（或理论全压）的方法主要有：增加转速、增大叶轮直 径、减小叶轮出口宽度、增大叶片出口安装角等，一般来说增加转速更为有利。 ，由基本方程式可知， （5）答：叶轮进口预旋又分正预旋（α1<90o）和负预旋（α1>90o） 在转速、流量等一定的情况下，正预旋会使叶轮扬程（或全压）减小，负预旋会使叶轮扬程（或 全压）增大。 轴向旋涡运动使叶轮出口绝对速度的圆周分速度减小，因此，它会使叶轮的叶轮扬程（或 全压）减小。 （6）答：离心式泵与风机有后弯式、径向式和前弯式三种叶片型式。后弯式叶片的优点是： 静压能较高，流动损失小、效率较高，运行比较平稳，应用广泛；前弯式叶片的优点是：叶轮 扬程（或全压）较大，几何尺寸较小；径向式叶片的优点是：流道通畅，防磨、防结垢性能较 好。 （7）答：离心泵输送的介质是液体，液体的流动阻力损失比气体大得多，液体在输送过程 中的流动阻力损失主要是靠离心泵的静扬程，因此，希望离心泵的静扬程较高，而后弯式离心 泵具有静扬程较高、动扬程较低的特点，所以，离心泵都采用后弯式。 （8）答：在其它条件不变的情况下，叶片出口安装角增大时，叶轮扬程（或全压）也随之 增大，但叶轮静扬程（或静压）占扬程（或全压）的比例减小，即叶轮的静压能减小。 4．计算题 ． （1） H T∞ = 107.5m ， H = 77.4m 第 三 章 2．选择题 ． （1）B （2）C （3）B （4）A 3．简答题 ． （1）答：降低中、低比转速泵与风机圆盘摩擦损失的主要措施有：减低叶轮盖板外表面和 壳腔内表面的粗糙度、适当选择叶轮与壳体的间隙、选择合理的泵腔结构形式、提高转速。 （2）答：循环水泵的主要作用是向凝汽器不间断地提供大量的循环水，以冷却汽轮机的排 汽，使之凝结成凝结水，并在凝汽器中形成高度真空。循环水的取水水位往往有较大变化，另 外，由于循环水水质较差，循环水系统的管道和设备往往会发生部分堵塞和结垢，流动阻力损 失变化较大。而循环水的提升和流动阻力损失的克服依靠的是循环水泵的扬程，即循环水泵的 扬程会有较大的变化。为了保证机组安全经济运行，又必须保证要有充足、稳定的循环水量。 而陡降型 qV ? H 曲线的水泵正好具有扬程变化较大时，流量变化较小的特点，所以，电厂循环 水泵一般应选用具有陡降型的 qV ? H 曲线。 （3）答：由于比转速是泵与风机设计工况的综合性能参数，同时又是泵与风机的结构特征 参数，尽管泵与风机的流量会发生变化，但其设计参数不会变化、结构不会变化，所以比转速 是不变的。 （4）答：低比转速的泵与风机，其叶轮的轮盘相对较大，所以，圆盘摩擦损失较高；其叶 轮产生的流体压升较高，使得泄漏间隙两侧的压降较大，因而容积损失较高；另外，低比转速 的泵与风机，其叶轮流道窄长而且弯曲度较大，因此流动损失也较大。综合上述原因，低比转 速的泵与风机的总损失较大，因此，其效率不会高。 （5）答：除氧器中的给水是饱和状态的，根据泵的汽蚀原理，给水泵的允许几何安装高度 为： [ H g ] = ? hw ? [ ?h] ，而 hw 和 [ ?h] 均为正值，由此可见， [ H g ] 为负值，所以除氧器必须 布置在给水泵的上方。 （6）答：轴流泵由于叶片少、叶轮流道宽，汽蚀时汽泡只能占据其叶轮中的部分流道，不 会出现汽蚀断裂工况，即性能曲线不会急剧下降。 4．计算题 ． （1）① η h = 0.91 ；② n s = 100 （2） p = 1244 Pa， Pe = 6.34 kW （3） n 2 = 1674 r/min， qV 2 = 1.73 m3/min （4） q V = 0.229 ， p = 0.521 ， P = 0.1405 （5） [ H g ] = 0.2 m （6）当流量大约增大到 100m3/h 时泵开始发生汽蚀。 提 示： 利 用 公式 ?ha = p0 p ? v ? H g ? hw ， 在 图 中 画 出 qV ? ?ha 曲 线 ， 它 与图 中 ρg ρ v g qV ? ?hr 曲线的交点，就是开始发生汽蚀的工况点，再在图中查出该点的流量。 （2）1） （d） （c） （e） 2） （e） （g） （c） （f） 3） （b） （a） 2．简答题 ． （1）答： 凝结水泵的作用是把凝汽器热井中的凝结水抽出并升压到一定压力后，流经一些低压加热 器，不间断地送往除氧器。 凝结水泵的主要工作特点是：吸入环境是高度真空，抽吸的是饱和或接近饱和的温水，流 量较大、扬程较高。 凝结水泵的主要结构特点是：在结构型式上，凝结水泵采用离心式；由于吸入环境是高度 真空，所以凝结水泵在结构上设置了一些水封机构；由于抽吸的是饱和或接近饱和的温水，要 求它抗汽蚀能力强，首级叶轮前一般设置诱导轮，或者首级叶轮采用双吸叶轮等；由于凝汽器 热井标高较低，为防止汽蚀，凝结水泵必须要倒灌，这样凝结水泵必须安装得较低，为了减少 土建工程量，大型机组的凝结水泵多采用立式，以减少占地面积。 （2）答： 锅炉引风机的作用是不间断地从锅炉炉膛抽出燃烧产生的高温烟气，高温烟气在流经锅炉 各受热面时放出热量，烟气温度不断下降，然后经过除尘器除去其中的绝大部分飞灰，再经过 引风机升压排往烟囱，最终排放到大气中。 引风机的主要工作特点是：流量大、全压较高，抽吸的烟气温度较高（一般在 100~200℃ 范围内） ，而且烟气中含有少量很细的飞灰和一些腐蚀性气体。 引风机的主要结构特点是：在结构型式上，中小机组常采用离心式，大型机组偏向采用轴 流式；由于烟气中含有飞灰和腐蚀性气体，所以，引风机应考虑防磨、防积灰和防腐蚀；由于 烟气温度较高，所以，引风机应考虑轴承冷却、机壳热膨胀和热变形等问题。 （3）答： 离心泵产生轴向推力的原因主要有：由于离心式叶轮两侧液体压力分布不对称，会在叶轮 上产生一个由后盖板指向叶轮进口的力，它是轴向推力的主要组成部分；由于液体是轴向流入， 径向流出，根据动量定理，液体会在叶轮上产生一个由叶轮进口指向后盖板的力；对于立式泵， 由于转子的重力（包括其中的液体重力）与轴平行，所以，此时转子的重力也属轴向推力，它 的方向总是垂直向下。 第 四 章 1．选择题 ． （1） （a）1 1．简答题 ． （1）答： 第 五 章 （b）3 （c）12 （d）7 （e）5 （f）4 轴流式泵与风机与其它类型的相比，具有以下特点： ①流量大、扬程（或全压）低； ②结构简单、体积小、重量轻； ③其动叶片可以设计成可调式的，这样，轴流式泵与风机在很大的流量范围内能保持较高 的效率； ④轴流式风机的耐磨性较差，噪音较高； ⑤立式轴流泵电动机位置较高，没有被水淹没的危险，这样其叶轮可以布置得更低，淹没 到水中，启动时可无需灌水或抽真空吸水。 （2）答： 离心式 qV ? H 曲线（或 qV ? p 曲线）比较平坦，一般来说，扬程或全压随流量增大而连 续减小；轴流式 qV ? H 曲线（或 qV ? p 曲线）则是一条陡降的或呈马鞍形的曲线。离心式一 般没有不稳定工作区，即使有，其不稳定工作区的范围也较小；而轴流式一般都有不稳定工作 区，且不稳定工作区的范围较大。 （3）答： 离心式 qV ? P 曲线一般来说是一条连续上升的曲线，即轴功率随着流量的增加而增大，零 流量时轴功率最小；轴流式 qV ? P 曲线是一条陡降的或呈马鞍形的曲线，零流量时泵与风机的 轴功率最大，在稳定工作区，轴功率随着流量的增加而减小。所以，离心式应零流量下启停（即 关阀启停） ，可采用节流调节方法；轴流式应带负荷启停（即开阀启停） ，或者是将静叶（或动 叶）安装角调至较小时关阀启停，轴流式不宜采用节流调节方法。 （4）答： 轴流式泵与风机有四种基本结构型式： ① 只有单个叶轮，这种型式结构最简单； ② 单个叶轮并设有后置导叶，这种型式损失小、效率高，静压能较高，应用广泛； ③ 单个叶轮并设有前置导叶，这种型式产生的全压较大，所以，在相同的全压下，采用这 种型式的风机体积小、重量轻； ④ 单个叶轮并设前置、后置导叶，这种型式损失小、效率高，而且具有较好的调节性能。 （5）答： 离心式叶轮的理论扬程 H T∞ （或全压 pT∞ ）比轴流式的多一项离心力作用项，在一定的转 速和叶轮尺寸下，理论扬程 H T∞ （或全压 pT∞ ）的离心力作用项数值较大，所以，离心式叶轮 的扬程（或全压）比轴流式的高得多。 2．计算题 ． （1） H T∞ = 4m （2） β 1e ≈ 26 ， β 2 e ≈ 42 o o 第 六 章 2．简答题 ． （1）答： ①采用并联运行，可避免流量很大时采用一台大容量泵与风机所造成的制造困难、造价太 高等问题； ②当系统所需的流量变化很大时，为了经济运行，可以用增减并联运行泵或风机的台数， 来适应系统流量变化的要求； ③若工程分期进行，当机组扩建时，相应的流量增大，为充分利用原有的泵或风机，可增 加泵或风机的台数，使其与原有的泵或风机并联运行，以满足扩建后系统流量增大的要求； ④为了运行的安全可靠，使运行的泵或风机与备用的泵或风机以并联方式连接。 （2）答： （图略）同性能泵（或风机）并联运行时，总流量是各台泵（或风机）的流量之和；总扬程 （或静压）等于每台泵（或风机）的扬程（或静压） ；总轴功率等于各台泵（或风机）的轴功率 之和。 同性能泵（或风机）并联运行时，总流量大于一台泵（或风机）单独运行时的流量，但是 流量增加的效果总是低于一台单独运行的两倍；总扬程大于一台泵（或风机）单独运行时的扬 程（或静压） ，但是扬程（或静压）增大的效果总是低于一台单独运行的两倍。 （3）答： 变速调节时，泵与风机的性能曲线随转速发生变化，管路特性曲线不变，所以工作点沿着 管路特性曲线变化，没有增加节流损失；另外，变速调节时，即使流量偏离设计流量较多，泵 与风机仍有较高的效率。所以，变速调节的经济性很高。 （4）答： 汽蚀调节时，泵的性能曲线随着汽蚀程度的不同而发生变化，在吸水面压力一定的情况下， 泵汽蚀程度取决于吸水水面的水位。当进入吸水容器的流量与泵输送的流量不同时，吸水水面 的水位就会发生变化，使汽蚀程度改变，进而改变泵的性能曲线，管路特性曲线不变，这样工 作点就会自动发生变化，直至使泵的流量等于进入吸水容器的流量。由于汽蚀调节时，工作点 沿着管路特性曲线变化，没有增加节流损失，虽然汽蚀时泵的效率有所降低，但仍能节约一定 的轴功率，调节经济性较高。 （5）答： 防止泵与风机不稳定运行的主要措施有： ①避免选用具有驼峰型性能曲线的泵与风机； ②如果已选用了具有驼峰型性能曲线的泵与风机，可以采用下列防范措施：采用合适的调 节方法；采用再循环系统；装设溢流管或放气阀；采用适当的管路布置。 （6）答： 叶轮外径车削或加长的作用主要有： ①当泵与风机的容量过小时，加长叶轮外径可以增大泵与风机的容量，以满足实际生产需 要； ②当泵与风机的容量过大时，车削叶轮可以减少节流损失，降低泵与风机的轴功率，提高 运行经济性； ③通过叶轮车削或加长，可以充分利用现有泵与风机，避免购置新泵与风机所带来的投资 增大、安装工作量大等缺点； ⑤对于泵与风机制造厂，通过叶轮车削，可以简化产品系列和规格，减少新产品系列的技 术开发费用。 3．计算题 ． （1）提示：将流量 8.4m3/s、静压 1410Pa 代入风机管路特性曲线的方程式，计算出管路特性 常数，再用管路特性曲线的方程式列表计算曲线上几个点的坐标，将这些点的坐标标注在图中， 最后用曲线将它们光滑连接起来。 （2）出水面上的绝对压力为 0.69MPa （3）①泵轴功率约为 3357kW ②泵转速约为 2725 r/min，泵轴功率约为 2678 kW ③年平均节约轴功率约为 407.4 万千瓦时 （4）②流量约为 8200 m3/h，静压约为 510Pa （5）叶轮外径应车削约 12.5% （6）叶片安装角在 0°时，流量为 7.5 m3/s，扬程为 7m，效率为 86.7%，轴功率为 594kW 叶片安装角在-10°时，流量为 5.5 m3/s，扬程为 4.9m，效率为 81%，轴功率为 326kW 综合自测题（ 综合自测题（一） 一、名词解释 （2.5×6=15 分） 名词解释 1．扬程 2．圆盘摩擦损失 3．泵与风机 4．汽蚀现象 5．必需汽蚀余量 6．容积损失 二、单项选择题 （3×5=15 分） 1．下列说法正确的是（ ） ： A． 绝对流动角 α 是 v 与 u 反方向的夹角； B． 相对速度的方向为所在处的叶片切线方向（指向叶轮出口） ； C． 叶片安装角 β e 为叶片的切线方向（指向叶轮出口）与圆周速度反方向的夹角； D． 相对流动角 β 是 w 与 u 的夹角。 2．对轴流式泵与风机描述比较正确的是（ ） 。 A．由于流体轴向流入、轴向流出叶轮，所以轴流式泵与风机的运行稳定性较好 B．由于流体轴向流入、轴向流出叶轮，所以轴流式叶轮提高流体的动能较小 C．由于流体轴向流入、轴向流出叶轮，所以流体得到的能量没有离心力作用项 D．由于流体轴向流入、轴向流出叶轮，所以轴流式叶轮的流动损失较小 3．在下列调节方法中，泵不宜采用（ ） 。 A．出口节流调节 B．入口导流器调节 C．变速调节 D．汽蚀调节 4．在下列曲线中， （ ）不是风机的性能曲线。 A． qV ? p c B． qV ? P ） 。 B． H T∞ = ρ (u 2 v 2u∞ ? u1v1u∞ ) C． qV ? p st D． qV ? p 5．离心泵基本方程式是（ A． H T∞ = 2 2 2 u 2 ? u12 w2∞ ? w12∞ v 2∞ ? v12∞ + + 2g 2g 2g 2 2 2 u 2 ? u12 w12∞ ? w2∞ v 2∞ ? v12∞ + + 2g 2g 2g C． H T∞ = D． H T∞ = u (v2u∞ ? v1u∞ ) g 三、结构识图 （6 分） 在附图 1－1 所示的凝结水泵结构图中，选择一个正确的标注序号填入（ ）中。 （a） ）是泵的进水口 （ （b） ）是诱导轮 （ （c） ）是泵轴 （ （d） ）是泵的轴封装置 （ （e） ）是泵的首级叶轮 （ （f） ）是泵的末级叶轮 （ 附图 1－2 附图 1－1 四、填空题（4 分） 填空题 单级离心泵的轴向推力不是很大，其平衡方法主要有： 五、作图题（4 分） 作图题 画出泵与风机的能量平衡图。 六、简答题 1．简述后弯式叶片的特点。 （8 分） 2．为了防止发生汽蚀，提高泵有效汽蚀余量的主要措施有哪些？（6 分） 七、计算题 。 综合自测题（ 综合自测题（二） 一、名词解释 （2.5×4=10 分） 1． 比例曲线 2． 有效汽蚀余量 3． 工作点 4． 有效功率 二、单项选择题 （3×5=15 分） 1．下列对圆盘摩擦损失描述正确的是（ ） 。 A．圆盘摩擦损失属于流动损失 B．圆盘摩擦损失与转速的三次方、叶轮外径的五次方成正比 C．圆盘摩擦损失随比转速的增大而增大 D．多级泵的圆盘摩擦损失属于容积损失 2．由于叶轮中某点的绝对速度是相对速度和圆周速度的向量合成，所以（ A．绝对速度总是最大的 B．绝对速度的径向分速度等于相对速度的径向分速度 C．绝对速度流动角 α 总是大于相对速度流动角 β D．圆周速度等于绝对速度圆周分速度与相对速度圆周分速度之和 3．在下列措施中， （ ）不是防止泵发生汽蚀的措施。 A．采用诱导轮 B．提高转速 C．采用双吸叶轮 D．增加倒灌高度 4．用下列调节方法调节泵与风机流量时， （ ）会增加节流损失。 A．入口端节流调节 B．变速条件 C．入口导流器调节 D．动叶调节 5．当水的密度发生变化时，下列曲线中（ ）曲线会发生变化。 A． qV ? H B． qV ? H c C． qV ? η D． qV ? P 1． 某离心泵转速为 1450r/min， 其叶轮尺寸为：b1 = 3.5cm ，b2 = 1.9cm ，D1 = 17.8cm ， D2 = 38.1cm ， β 1e = 18 o ， β 2e = 20 o 。假设有无限多叶片且叶片为无限薄，不考虑叶片厚度对流道断面的影响，液体径向流入叶轮。试计算叶轮的理论流量 qV，T 。 分） （6 2． 某台双吸离心通风机的设计参数为： 流量 44090 m3/h， 全压 105mmH2O， 转速 375r/min， 3 空气密度 1.2kg/m ，风机效率 0.88。试计算： （1）该风机设计轴功率； 分） （5 （2）该风机的比转速。 分） （5 3． 某泵把温度为 50℃的水提升到 30m 的地方，泵的流量为 100m3/h，吸水池水面表压力 为 98100 Pa，压出水面表压力为 490500Pa，全部管路的流动阻力损失为 10m，50℃水的密度为 998.5kg/m3。 （1）试计算该泵此时的扬程为多少？（6 分） （2）写出此时的管路特性曲线方程式。 分） （6 4．某变速离心泵，在转速为 1450r/min 时，其性能曲线如附图 1－2 中的 qV ? H 和 qV ? P 所示，阀门全开时的管路特性曲线，如图中的曲线 DE 所示，此时，泵的工作点为图中 A1 点， 其 参 数 为 ： 流 量 qV = 35m / h 、 扬 程 H = 60m 、 轴 功 率 P = 7.5kW 。 已 知 水 的 密 度 为 3 ） 。 1000kg/m3。当所需的流量减小到 20m3/h 时，问： （1）泵转速应为多少？（7 分） （2）泵的轴功率为多少？（7 分） 三、多项选择题 （3×4=12 分） 1．下列几种型式的泵中（ ）属于叶片式泵。 A．离心泵 B．回转泵 C．往复泵 D．射流泵 E．轴流泵 2．下列措施中， （ ）不是平衡离心泵轴向推力的主要措施。 A．采用双吸叶轮 B．采用诱导轮 C．采用平衡盘 D．采用双层壳体 E．采用水封管 F．采用后弯式叶片 3．泵的汽蚀特征有（ ） 。 A．泵的出水中含有大量汽泡 B．泵的扬程降低 C．泵会发生喘振 D．泵的轴功率增大 E．泵的噪声增大 F．泵材料会损坏 4．下列损失中， （ ）不属于泵与风机的损失。 A．传动损失 B．圆盘摩擦损失 C．轴封处的机械损失 D．多级泵的级间泄漏损失 E．节流损失 F．冲击损失 四、填空题 （3 分） 离心式叶轮的叶片有 、 、 三种型式。 五、作图题 （2×4=8 分） 1．定性画出泵必需汽蚀余量 ?hr 随流量 qV 变化的关系曲线。 2．定性画出轴流泵 qV ? H 曲线、 qV ? P 曲线。 六、简答题 1．轴流式泵与风机与其它类型的泵与风机相比，具有哪些特点？（5 分） 2．简述电厂循环水泵的作用、主要工作特点和结构特点。 分） （8 七、计算题 1．有一叶轮外径为 300mm 的后弯式离心风机，转速为 2980r/min，已知在叶轮进口处空气 径向流入，在叶轮出口处，相对速度的圆周分速度为圆周速度 u 2 的一半，空气密度为 1.2kg/m3， 滑移系数 K 为 0.85，流动效率为 0.90，试计算该风机的全压。 分） （6 2．有一离心泵安装在地面上进行抽水， 泵进口直径为 430mm， 当流量为 26m3/min 时 ?hr 为 2.4m，吸水面绝对压力为 98550Pa，水温对应的汽化饱和压头 3．某泵在转速为 2900r/min 时有一工况点：流量为 0.17m3/s，扬程为 100m。问：与该泵几 何相似但尺寸是其两倍的泵，在转速为 1450 r/min 时，与前述工况点相似的工况扬程为多少？ （6 分） 4．某台通风机的静压性能曲线如附图 2－1 所示，它在管路中工作时，流量为 14000m3/h。 由于在风机选型时考虑不周，风机容量选得过小，系统实际所需的流量为 20000 m3/h，现考虑 再并联一台同样性能的风机来满足需要。 （1）绘制出该管路的管路特性曲线； 分） （7 （2）这两台风机在该管路中并联运行时，最大能输送多大的流量？（8 分） 附图 2－1 pV 为 3.25m，吸水管路的流动 ρv g 阻力损失 hw 为 1m，水的密度为 980 kg/m3。 （1）当吸水面低于地面多少米时泵开始发生汽蚀？（6 分） （2）此时泵的最大吸上真空高度为多少？（6 分） 附图 1－1 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 综合自测题（一）参考答案 二、单项选择题 1．C 2．C 3．B 4．A 5．C 三、结构识图 （a）3 （b）2 （c）8 （d）6 （e）1 （f）7 四、填空题 利用平衡孔或平衡管、采用双吸叶轮、采用背叶轮 六、简答题 1．答：与前弯式、径向式叶片相比，后弯式叶片的主要特点是：产生的扬程（或全压）较 低，但其中静压能较高，出口绝对速度较小，流动损失小、效率较高； qV ? H （ qV ? p ）曲 H(m) qv(m3/h) P(kW) 附图 1－2 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000 26000 线多数是随着流量的增大而下降， qV ? P 曲线上升比较平缓，运行比较稳定，应用广泛。 2．答： ①减小吸入管路的阻力损失，运行中不可关小吸入管路上的阀门； ②减小几何安装高度或增加倒灌高度，运行中注意控制吸入水面的水位不能过低； ③运行中注意控制吸入水面的压力不能迅速下降，因为水温的变化滞后于压力变化； ④装置前置泵； ⑤装置诱导轮； ⑥采用双重翼叶轮。 七、计算题 1．解： 由题意知： α 1∞ = 90 o 、 β 1∞ = β 1e = 18 。 o pst(Pa) u1 = πD1 n 60 = π × 17.8 × 1450 100 × 60 = 13.5 （m/s） qv(m3/h) 画出速度三角形（图略） ，由图知： v1a∞ = v1∞ = u1tgβ 1∞ = 13.5 × tg18 = 4.39 （m/s） o qV = 100m 3 / h = 100 = 0.02778 （m3/s） 3600 理论流量为： qV，T = A1v1a∞ = πD1b1v1a∞ = π × 2．解： 把流量和全压的单位换算成标准单位，得： 17.8 3.5 × × 4.39 = 0.0859 （m3/s） 100 100 把 Hc、 H st 和 qV 代入上述方程式得： 80 = 70 + 0.02778 2 ? 解得 ? 为： qV = 44090m 3 / h = 44090 = 12.25 （m3/s） 3600 p = 105mmH 2 O