泵与风机答案何川第四版(DOC)
泵与风机（课后习题答案）
第一章
1-1有一离心式水泵，其叶轮尺寸如下：1b =35mm, 2b =19mm, 1D =178mm,
2D =381mm, 1a β=18°，2a β=20°。设流体径向流入叶轮，如n=1450r/min ，试画出出口速度三角形，并计算理论流量,V T q 和在该流量时的无限多叶片的理论扬程T H ∞。
解：由题知：流体径向流入叶轮 ∴1α=90° 则：
1u =
1n
60
D π=
3178101450
60
π-???=13.51 （m/s ）
1V =1m V =1u tg 1a β=13.51?tg 18°=4.39 （m/s ）
∵1V q =π1D 1b 1m V =π?0.178?4.39?0.035=0.086 （3m /s ） ∴2m V =
122V
q D b π=0.0860.3810.019
π??=3.78 （m/s ） 2u =2D 60n π=3381101450
60π-???=28.91 （m/s ） 2u V ∞=2u -2m V ctg 2a β=28.91-3.78?ctg20°=18.52 （m/s ）
T H ∞=
22u u V g
∞=28.9118.52
9.8?=54.63 （m ）
1-2有一离心式水泵，其叶轮外径2D =220mm,转速n=2980r/min ，叶片出口安装角2a β=45°，出口处的轴面速度2m v =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T H ∞，又若环流系数K=0.8，流动效率h η=0.9时，泵的实际扬程H 是多少？ 解：2u =
2D 60
n π=0.222980
60
π??=34.3 （m/s ）
∵2m V =3.6 m/s 2a β=45°∴2w =
22sin m
a
v β=5.09 （m/s ） 画出出口速度三角形 2u V ∞=2u -2m V ctg 2a β=34.31-3.6?ctg45°=30.71 （m/s ） ∵1α=90°T H ∞=
22u u V g
∞=34.3130.71
9.8?=107.5 (m)
实际扬程H=K T H =K h ηT H ∞=0.8?0.9?107.5=77.41 (m)
1-3有一离心式水泵，叶轮外径2D =360mm ，出口过流断面面积2A =0.0232m ，叶片出口安装角2a β=30°，流体径向流入叶轮，求转速n=1480r/min ，流量
,V T q =86.8L/s 时的理论扬程T H 。设环流系数K=0.82。 解：流体径向流入叶轮 1α=90°
2u =
2D 60
n π=0.361480
60
π??=27.88 （m/s ）
2m v =,V T
q A =383.8100.023
-?=3.64 （m/s ） 2u v ∞=2u －2m v 2a ctg β=27.88－3.64
? （m/s ） T H ∞=
22u u V g
∞=27.8821.58
9.8?=61.39 （m ）
T H =K T H ∞=0.82?61.39=50.34 （m ）
1-4有一叶轮外径为300mm 的离心式风机，当转速为2890r/min 时。无限多叶片叶轮的理论全压T p ∞是多少？设叶轮入口气体沿径向流入，叶轮出口的相对速度，设为半径方向。空气密度ρ=1.2kg/3m 。 解：气体沿径向流入1α=90°
又叶轮出口相对速度沿半径方向2a β=90°
2u =
2D 60
n π=0.32980
60
π??=46.79（m/s ）
由图知2u =2u V ∞=46.79m/s
∴T p ∞=22u u V ρ∞=1.2?46.79?46.79=2626.7（Pa ）
1-5有一离心式风机，转速n=1500r/min ，叶轮外径2D =600mm ，内径1D =480mm ，叶片进、出口处空气的相对速度为1w =25m/s 及2w =22m/s ，它们与相应的圆周速度的夹角分别为1β=60°，2β=120°，空气密度ρ=1.2kg/3m 。绘制进口及出口速度三角形，并求无限多叶片叶轮所产生的理论全压T p ∞。
解：1u =
1n 60D π=0.48150060
π??=37.68（m/s ）
2u =2D 60
n π=0.61500
60π??=47.1（m/s ）
1m v =11sin a w β=25?sin 60?=21.65（m/s ） 2m v =22sin a w β=22?sin120?=19.05（m/s ） 知u 、m v 、β可得速度三角形
18.2560cos 2568.37cos 2111=?-=-=∞ a u w u v β（m/s ） 2u v ∞=2u -2w 2cos a β=47.1-22?cos120?=58.1（m/s ）
()()27.214518.2568.371.581.472.11122=?-??=-=∞∞∞u u T v u v u p ρ(Pa) 1-6有一离心式水泵，在转速n=1480r/min 时，流量V q =89L/s ，扬程H=23m ，水以径向流入叶轮，叶轮内的轴面速度1m v =3.6m/s 。内、外径比1D /2D =0.5，叶轮出口宽度2b =0.122D ，若不计叶轮内的损失和叶片厚度的影响，并设叶轮进口叶片的宽度1b =200mm ，求叶轮外径2D 、出口宽度2b 及叶片进、出口安装角1a β和
2a β。
解：由V q =π
1D 1b 1m V 得1D =
11V m q b v π=3
89100.2 3.6
π-??=0.039(m)=39mm 由1D /2D =0.5得 2D =21D =2?390=78(mm) 2b =0.122D =9.36mm
1u =
1n 60
D π=0.0391480
60
π??=3.02（m/s ）
tg 1a β=
11
m v u =3.63.02=1.192 得1a β=50° 2u =
2D 60
n π=0.078148060
π??=6.04（m/s ）
2m v =
22V q D b π=389100.0780.009
π-???=38.8（m/s ） 由T H ∞=
22u u V g
∞
=23 得2u V ∞=37.31（m/s ） ()()806.08.38/31.3704.6/2222-=-=-=∞m u a v v u ctg β
85.1282=a β（数据有问题，离心泵出口安装角应是锐角，即后弯式叶片）
1-7 有一离心式风机，叶轮外径2D =600mm ，叶轮出口宽度2b =150mm ，叶片出口安装角2a β=30°，转速n=1450r/min 。设空气在叶轮进口处无预旋，空气密度
ρ=1.2kg/3m ，试求：
（1）当理论流量,V T q =100003m /h 时，叶轮出口的相对速度2w 和绝对速度2v ； （2）叶片无限多时的理论全压T p ∞； （3）叶片无限多时的反作用度τ；
（4）环流系数K 和有限叶片理论全压T p （设叶片数z=12） 解：（1）2u =
2D 60
n π=0.61450
60
π??=45.53（m/s ）
由,V T q =π2D 2b 2m V 得2m V =
,22
V T
q D b π=
10000
36000.60.15
π???=9.83（m/s ）
2w =
22sin m
a
V β=9.83sin 30?=19.66（m/s ） 2V
=30.15（m/s ）
（2）∵2u =45.53m/s 2m V =9.83m/s
∴2u V ∞=2u -2m V ctg 2a β=45.53-9.83?ctg30°=28.5（m/s ）
T p ∞=ρ2u 2u V ∞=1.2?45.53?28.5=1557.3（Pa ）
（3）τ=1-
22
2u V u ∞
=1-28.5245.53?=0.687
⑷由风机的斯托道拉公式：K =1-
22,2222sin ()
a
V T
a
u q z u D b tg πβπβ-
K =1-
45.53sin 3010000
12(45.53)
360000.60.1530tg ππ??
-?????
=0.79
∴T p =K T p ∞=0.79?1557.3=1230.3（Pa ）
1-8有一轴流式风机，在叶轮半径380mm 处。空气以1v =33.5m/s 的速度沿轴向流入叶轮，当转速n=1450r/min 时，其全压p =692.8Pa ，空气密度ρ=1.2kg/3m ，求该半径处的平均相对速度w ∞的大小和方向。 解：u =
60
Dn π=
67.57601450
238.014.3=???（m/s ） a w v =1=33.5（m/s ）
2u v ＝
p
u ρ=
01.1067
.572.18.692=?（m/s ） 由题知轴向进入01=u v ，所以u w u =1。66.4701.1067.5722=-=-=u u v u w (m/s)
42.62266.4767.575.3322
22
2121=???
??++=??
? ??++=∞u u w w v w m/s
34.3266.4767.5735.3322211
=??? ??+?=???
?
??
+=∞arctg w w v arctg u u β 1-9有一单级轴流式水泵，转速n=580r/min ，在叶轮直径700mm 处，水以1v =5.8m/s 的速度沿轴向流入叶轮，又以圆周分速2u v =2.3m/s 从叶轮流出，试求y c b
t
为多少？设λ=1°。
解：u =60Dn π=
25.2160580
7.014.3=??（m/s ） 8.51===a a v w v （m/s ）
由题知轴向进入01=u v ，所以u w u =1。95.183.225.2122=-=-=u u v u w (m/s)
09.1695.1825.218.522211
=??? ??+?=???
? ??+=∞arctg w
w v arctg u u β ()()207.009
.16/1109.16sin 8.503.22/1sin 212=+?-?=+-=∞∞
tg tg tg tg v v v t b c a u u y βλβ 1-10有一后置导叶型轴流式风机，在外径2D =0.47m 处，空气从轴向流入，
a v =30m/s ，在转速n=2000r/min 时，圆周分速2u v =5.9m/s ，求y b
c t
。设λ=1°。 解：u =
60
Dn π=
19.49602000
47.014.3=??（m/s ） 301===a a v w v （m/s ）
由题知轴向进入01=u v ，所以u w u =1。29.439.519.4922=-=-=u u v u w (m/s)
97.3229.4319.493022211
=??? ??+?=???
?
??
+=∞arctg w w v arctg u u β ()()208.097.32/1197.32sin 3009.52/1sin 212=+?-?=+-=∞∞
tg tg tg tg v v v t b c a u u y βλβ 1-11有一单级轴流式水泵，转速为375r/min ，在直径为980mm 处，水以速度
1v =4.01m/s 轴向流入叶轮，在出口以2v =4.48m/s 的速度流出。试求叶轮进出口相对速度的角度变化值（2β-1β）。 解： u =
60
Dn π=0.98375
60π??=19.23（m/s ）
水轴向流入 1u v =0
2u v
201.448.422=-（m/s ） 由速度三角形可知：1tg β=a v u =1v u = 4.01
19.23
=0.2085 得1β= 78.11 由2tg β=
2a u v u v -=1
2u v u v -=
2327.02
23.1901.4=- 得2β= 10.13 2β-1β==- 78.1110.13 1.32°
1-12有一单级轴流式风机，转速n=1450r/min ，在半径为250mm 处，空气沿轴向以24m/s 的速度流入叶轮，并在叶轮入口和出口相对速度之间偏转20°，求此时的理论全压T p 。空气密度ρ=1.2kg/3m 。
解：u =
60
Dn π=
94.37601450
225.014.3=???（m/s ） 6326.094
.3724
11===
u v tg β 32.321=β 32.522012=+=ββ ()()
43.88332.5232.322494.372.121=-???=-= ctg ctg ctg ctg uv p a T ββρPa 第二章
2-1有一叶轮外径为460mm 的离心式风机，在转速为1450r/min 时，其流量为5.13m /s ，试求风机的全压与有效功率。设空气径向流入叶轮，在叶轮出口处的相对速度方向为半径方向，设其p /T p ∞=0.85，ρ=1.2kg/3m 。 解：2u =
260
D n π=0.461450
60π??=34.9（m/s ）
∵叶轮出口处的相对速度为半径方向
∴2β=90°2u V ∞=2u
T p ∞=ρ2u 2u V ∞=1.2?34.9?34.9=1462.14（Pa ）
p =0.85T p ∞=0.85?1462.1=1242.82（Pa ）
e P =
1000
v q P =5.11242.81000?=6.34（kW ）
2-2有一单级轴流式水泵，转速为375r/min ，入口直径为980mm ，水以1v =4.01m/s 的速度沿轴向流入叶轮，以2v =4.48m/s 的速度由叶轮流出，总扬程为H=3.7m ，求该水泵的流动效率h η。
解：u =60Dn π=398010375
60π-???=19.23（m/s ）
∵水沿轴向流入 ∴01=u V 1V =1a V =2a V =4.01m/s
2u v ∞
T H =
()()9.30998.18
.923.1912=-?=-u u V V g u
m h η=
T H H =3.73.9
=0.949=94.9%
2-3有一离心式水泵，转速为480r/min ，总扬程为136m 时，流量V q =5.73m /s ，轴功率为P =9860KW ，其容积效率与机械效率均为92%，求流动效率。设输入的水温度及密度为：t=20℃，ρ=1000kg/3m 。 解：η=
e P P =1000V gq H P ρ=1000 5.713610009860
g ????=0.77 又∵η=h ηV ηm η ∴h η=
V m η
ηη=0.770.920.92
?=0.91=91% 2-4用一台水泵从吸水池液面向50m 高的水池输送V q =0.33m /s 的常温清水（t=20℃，ρ=1000kg/3m ），设水管的内径为d =300mm ，管道长度L =300m ，管道阻力系数λ=0.028，求泵所需的有效功率。
解：根据伯努利方程 1z +1p g ρ+212v g +H =2z +2p g ρ+2
2
2v g
+w h
由题知：1z -2z =50； 1p =2p =0； 1v =2v 1v =2v =
2
4
V
q d π=
2
0.3
0.34
π
?=4.246（m/s ）
w h =λl d 22v g =76.258
.92246.43.0300028.02
=???
m 代入方程得H =75.76(m)
e
P =1000V gq H ρ=7.2221000
76
.753.08.91000=???（kW ） 2-5设一台水泵流量V q =25L /s ，出口压力表读数为323730Pa ，入口真空表读数为39240Pa ，两表位差为0.8m ，（压力表高，真空表低），吸水管和排水管直径为1000mm 和750mm ，电动机功率表读数为12.5kW ，电动机效率g η=0.95，求轴功率、有效功率、泵的总功率（泵与电动机用联轴器直接连接）。 解：由题知：2e P =323730Pa ，1v P =39240Pa ，1e P =-1v P =-39240Pa 12z z -=0.8m ，1d =1000mm=1m ，2d =750mm=0.75m 'g P =12.5kW ， g η=0.95， tm η=0.98
032.01
14.3100025
442
211=???==
d q v v πm/s 057.075.014.3100025
442
2
22=???==
d q v v πm/s 1z +
1p g ρ+212v g +H =2z +2p g ρ+22
2v g
得： H =12z z -+21p p g ρ-+2
2
212v v g
-=0.8+323730(39240)10009.8--?8.92032.0057.022?-+=37.84m
e P =1000V gq H
ρ=310009.8251037.84
1000
-????=9.27（KW ） P ='g P tm ηg η=12.5?0.98?0.95=11.64（KW ）
η=
e P P ?100%=9.311.64
?100%=79.6% 2-6有一送风机，其全压是1962Pa 时，产生V q =403m /min 的风量，其全压效率为50%，试求其轴功率。 解：P =
1000V q p η=
62.25
.010********
40=???（kW ） 2-7要选择一台多级锅炉给水泵，初选该泵转速n=1441r/min ，叶轮外径
=2D 300mm ，流动效率h η=0.92，流体出口绝对速度的圆周分速为出口圆周速度的55%，泵的总效率为90%，输送流体密度ρ=9613/kg m ，要求满足扬程
H =176m ，流量V q =81.63m /h ，试确定该泵所需要的级数和轴功率各为多少（设
流体径向流入，并不考虑轴向涡流的影响）?
解：2u =260D n π=0.31441
60π??=22.62（m/s ）
由题知：2u v =0.552u =0.55?22.62=12.44（m/s ） T H =
22u u v g
=22.6212.44
9.8?=28.7（m ）
42.2692.07.281=?==h T H H η(m) 766.642
.26176
1≈===
H H i (级)
7.419
.036001000176
6.818.996110001000=?????===
ηρηH gq P P V e kW 2-8一台G4-73型离心式风机，在工况1（流量V q =703003m /h ，全压p =1441.6Pa ，轴功率P =33.6k W ）及工况2（流量V q =378003m /h ，全压p =2038.4Pa ，轴功率
P =25.4k W ）下运行，问该风机在哪种工况下运行较为经济？
解：工况1：1η=e P P =1000V q p P = 6.33360010006
.144170300??? ?100%=83.78%
工况2：2η=e P P =1000V q p P =4
.25360010004
.203837800????100%=84.26%
∵2η?1η ∴在工况2下运行更经济。 第三章 相似理论
3-1有一离心式送风机，转速n=1450r/min ，流量V q =1.53m /min ，全压p =1200Pa ，输送空气的密度为ρ=1.23/kg m 。今用该风机输送密度ρ=0.93/kg m 的烟气，要求全压与输送空气时相同，问此时转速应变为多少？流量又为多少？ 解：由题知：
p m
D D =1 ；各效率相等，p p =m p
根据全压相似关系
p m
p p =
p m ρρ2()p m D D 2()p m n n =p m ρρ2
()p m
n n =1 得m n =p
n
?流量与密度无关，根据相似关系
Vp Vm
q q =
p m
n n 得
Vm q =m Vp
p
n q n =1674.321.51450?=1.73(3m /min)
3-2有一泵转速n=2900r/min ，扬程H=100m ，流量V q =0.173m /s ，若用和该泵相似但叶轮外径2D 为其2倍的泵，当转速n=1450r/min 时，流量为多少？ 解：由题知：2m D =22p D ，由于两泵相似 根据流量相似关系
Vp Vm
q q =23
2(
)p m
D D p
m n n =31()2
?29001450=1
4
得：Vm q =
81450
0.172900
??=0.68（3m /s ） 3-3有一泵转速n=2900r/min ，其扬程H=100m ，流量V q =0.173m /s ，轴功率
P =183.8KW 。现用一出口直径为该泵2倍的泵，当转速n=1450r/min 时，保持运动状态相似，问其轴功率应是多少？
解：由于两泵相似 且2m D =22p D
根据功率相似关系：
p m
P P = 252(
)p m
D D 3(
)p
m
n n =51()232900(
)1450=1
4 得：m P =4p P =4?183.8=735.2（KW ）
3-4 G4-73型离心风机在转速n=1450r/min 和2D =1200mm 时，全压p =4609Pa ，流量V q =711003m /h ，轴功率P =99.8KW ，若转速变到n=730r/min 时，叶轮直径和气体密度不变，试计算转速变化后的全压、流量和轴功率。 解：由题可知：
22p m D D =1；p
m
ρρ=1
根据比例定律：
p m p p =2(
)p
m
n n =21450()730=3.945 得 m p =4609
3.945=1168.3（Pa ）
Vp Vm q q =p
m n n =1450730
=1.9863 得Vm q =1.986Vp q =9863.171100
=35795.2（3/m h ）
p m
P P =3(
)p
m
n n =31450()730=7.837 得m P =99.8
7.837=12.73（KW ） 3-5 G4-73型离心风机在转速n=1450r/min 和2D =1200mm 时，全压p =4609Pa ，流量V q =711003/m h ，轴功率P =99.8KW ，空气密度ρ=1.23/kg m ，若转速和直径不变，但改为输送锅炉烟气，烟气温度t=200℃，当地大气压amb p =0.1MPa ，试计算密度变化后的全压、流量和轴功率。 解：由题知
22p m
D D =1
p m
n n =1
由于流量与密度无关 所以流量V q 不变，71100=Vm q m 3/h
763.0101325
101.020*********.11013252732736
0=??+?=+=p t m ρρkg/m 3
全压m p =
m p
ρρp p =56.293046092.1763
.0=?Pa 轴功率m P =
m p
ρρp P =46.638.992.1763
.0=?kW 3-6叶轮外径2D =600mm 的风机，当叶轮出口处的圆周速度为60m/s ，风量
V q =3003/min m 。有一与它相似的风机2D =1200mm ，以相同的圆周速度运转，求其风量为多少？
解：由题知：圆周速度相同 可得 u =
260
p p
D n π=
260
m m
D n π=60
得
p m
n n =
22m p D D =1200
600
=2 根据相似流量关系
Vp Vm
q q =23
2(
)
p m
D D p
m n n =3600(
)1200
?2=1
4 所以得Vm q =4?Vp q =4?300=1200（3/min m ）
3-7有一风机，其流量V q =203/m s ，全压p =460Pa ，用电动机由皮带拖动，因皮带滑动，测得转速n=1420r/min ，此时所需轴功率为13KW 。如改善传动情况后，
转速提高到n=1450r/min ，问风机的流量、全压、轴功率将是多少？ 解：由于是同一风机，所以满足相似
由题知：
p m
D D =1
p
m
ρρ=1 根据比例定律
Vp Vm q q =
p m
n n 得 Vm q =Vp
q m p
n n =20?14501420=20.42（3/m s ）
p m p p =2(
)p m
n n 得m p =p p 2(
)m p
n n =460?2
1450(
)1420=479.58（Pa ） p m
P P =3(
)p m
n n 得m P =p P 3(
)m p
n n =13?3
1450(
)1420=13.84（KW ） 3-8已知某锅炉给水泵，最佳工况点参数为：V q =2703/m h ，H =1490m ，
n =2980r/min ，i =10级。求其比转数s n 。
解：s n
34()i
34()10
3-9某单级双吸泵的最佳工况点参数为V q =180003/m h ，H =20m ，n =375r/min 。求其比转数s n 。 解：由于是单级双吸泵
s n
3-10 G4-73-11No18型锅炉送风机，当转速n =960r/min 时的运行参数为：送风量V q =190003/m h ，
全压p =4276Pa ；同一系列的No8型风机，当转速n =1450r/min 时的送风量V q =252003/m h ，全压p =1992Pa ，它们的比转数是否相等？为什么？ 解：两台风机的比转数分别为
y n
=
4
34276
360019000
960?=4.17
y n
比转数不相等，因为一台风机在不同工况下有不同的比转数，一般用最高效率点的比转数，作为相似准则的比转数。所以题中的两台风机（同一系列）在最高效率点的比转数是相同的，但题中给出的工况不同，所以比转数不同。
第四章 泵的汽蚀 4-1除氧器内液面压力为117.6?310Pa ，水温为该压力下的饱和温度104℃，用一台六级离心式给水泵，该泵的允许汽蚀余量[?h]=5m ，吸水管路流动损失水头约为1.5m ，求该水泵应装在除氧器内液面下多少米？ 解：[g H ]=
e v
P P g
ρ-－[h ?]－w h e P ＝v P 倒灌高度
∴[g H ]=－[h ?]－w h ＝―5―1.5＝－6.5（m ）
4-2有一台单级离心泵，在转速n=1450r/min 时，流量为2.63/min m ，该泵的汽蚀比转数c=700。现将这台泵安装在地面上进行抽水，求吸水面在地面下多少米时发生汽蚀。设：水面压力为98066.5Pa ，水温为80℃（80℃时水的密度
ρ=971.43/kg m ），吸水管内流动损失水头为1m 。
解：c
得r h ?＝43
)
＝43＝3.255（m ）
由于发生汽蚀条件为a h ?＝r h ?＝c h ? ∴a h ?＝r h ?＝3.255（m ）
根据 t ＝80℃，ρ＝971.43/kg m 查表4-2知V H ＝4.97m
g H ＝
e P g
ρ―V H ―a h ?―w h ＝98066.5971.49.8?―4.97―3.255―1＝1.076（m ）
4-3有一吸入口径为600mm 的双吸单级泵，输送20℃的清水时，V q =0.33/m s ，
n =970r/min ，H =47m ，汽蚀比转数c =900。试求：
⑴在吸水池液面压力为大气压力时，泵的允许吸上真空高度[s H ]为多少？ ⑵该泵如用于在海拔1500m 的地方抽送t =40℃的清水，泵的允许吸上真空高度[s H ]又为多少？
解：⑴由题知：单级双吸泵 c
＝900 得r h ?＝3.12（m ）
c h ?＝r h ?＝3.12 [h ?]＝c h ?+K ＝3.12+0.3＝3.42（m ） 由V q ＝s Av 得 s v ＝
V q A
＝
2
0.3
0.64
π
?＝1.06 （m/s ）
查表4-1及4-2得amb H ＝10.3（m ）V H ＝0.238（m ）
[s H ]＝e v P P g ρ-＋2
2s v g
－[h ?]＝10.3－0.238＋0.057－3.42＝6.7（m ）
⑵海拔1500m 查表4-1 amb H ＝8.6 t =40℃ 查表4-2 V H ＝0.752
'[]s H ＝[s H ]－10.33＋amb H ＋0.24－V H
＝6.7－10.33＋8.6＋0.24－0.752＝4.46（m ）
4-4在泵吸水的情况下，当泵的几何安装高度g H 与吸入管路的阻力损失之和大于6?410Pa 时，发现泵刚开始汽化。吸入液面的压力为101.3?310Pa ，水温为20℃，试求水泵装置的有效汽蚀余量为多少？
解：a h ?＝c h ?＝
e v
P P g
ρ-－(g H ＋w h )
976.38
.91000106238.08.91000103.10143=??--??=（m ） 4-5有一离心式水泵：V q =4000/L s ，n =495r/min ，倒灌高度为2m ，吸入管路阻力损失为6000Pa ，吸水液面压力为101.3?310Pa ，水温为35℃，试求水泵的汽蚀比转数c 。 解： r h ?＝a h ?＝
e v
P P g
ρ-＋g H －w h ＝
25.118
.974.9886000
258.08.974.988103.1013=?-+-??m c
4
325
.1110004000
49562.5??＝905 4-6有一台吸入口径为600mm 的双吸单级泵，输送常温水，其工作参数为：
V q =880/L s ，允许吸上真空高度为3.2m ，吸水管路阻力损失为0.4m ，试问该泵装在离吸水池液面高2.8m 处时，是否能正常工作。 解： 11.36
.014.31000880
442
2=???==
D q V V s πm/s [][]m m h g V Hs Hg w s 8.23.24.08
.9211.32.322
2<=-?-=--=
所以不能正常工作。
4-7有一台疏水泵，疏水器液面压力等于水的饱和蒸汽压力，已知该泵的[?h ]=0.7m ，吸水管水力损失为0.2m ，问该泵可安装在疏水器液面下多少米？ 解：由题知：e v P P =
所以[g H ]=－[h ?]－w h ＝―0.7―0.2＝－0.9（m ）
泵与风机部分思考题及习题答案.(何川 郭立君.第四版)
泵与风机（思考题答案） 绪论 3.泵与风机有哪些主要的性能参数？铭牌上标出的是指哪个工况下的参数？ 答：泵与风机的主要性能参数有：流量、扬程（全压）、功率、转速、效率和汽蚀余量。 在铭牌上标出的是：额定工况下的各参数 5.离心式泵与风机有哪些主要部件？各有何作用？ 答：离心泵 叶轮：将原动机的机械能传递给流体，使流体获得压力能和动能。 吸入室：以最小的阻力损失引导液体平稳的进入叶轮，并使叶轮进口处的液体流速分布均匀。 压出室：收集从叶轮流出的高速流体，然后以最小的阻力损失引入压水管或次级叶轮进口，同时还将液体的部分动能转变为压力能。 导叶：汇集前一级叶轮流出的液体，并在损失最小的条件下引入次级叶轮的进口或压出室，同时在导叶内把部分动能转化为压力能。 密封装置：密封环：防止高压流体通过叶轮进口与泵壳之间的间隙泄露至吸入口。 轴端密封：防止高压流体从泵内通过转动部件与静止部件之间的 间隙泄漏到泵外。 离心风机 叶轮：将原动机的机械能传递给流体，使流体获得压力能和动能 蜗壳：汇集从叶轮流出的气体并引向风机的出口，同时将气体的部分动能转化为压力能。 集流器：以最小的阻力损失引导气流均匀的充满叶轮入口。 进气箱：改善气流的进气条件，减少气流分布不均而引起的阻力损失。 9.试简述活塞泵、齿轮泵及真空泵、喷射泵的作用原理？ 答：活塞泵：利用工作容积周期性的改变来输送液体，并提高其压力。 齿轮泵：利用一对或几个特殊形状的回转体如齿轮、螺杆或其他形状的转子。在壳体内作旋转运动来输送流体并提高其压力。 喷射泵：利用高速射流的抽吸作用来输送流体。 真空泵：利用叶轮旋转产生的真空来输送流体。 第一章 1．试简述离心式与轴流式泵与风机的工作原理。 答：离心式：叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量，即流体通过叶轮后，压能和动能都得到提高，从而能够被输送到高处或远处。流体沿轴向流入叶轮并沿径向流出。 轴流式：利用旋转叶轮、叶片对流体作用的升力来输送流体，并提高其压力。 流体沿轴向流入叶轮并沿轴向流出。 2．流体在旋转的叶轮内是如何运动的？各用什么速度表示？其速度矢量可组成怎样的图形？ 答：当叶轮旋转时，叶轮中某一流体质点将随叶轮一起做旋转运动。同时该质点在离心力的作用下，又沿叶轮流道向外缘流出。因此，流体在叶轮中的运动是一种复合运动。 叶轮带动流体的旋转运动，称牵连运动，其速度用圆周速度u表示；
流体力学泵与风机期末试卷与答案
《流体力学泵与风机》期末考试试卷参考答案 一、判断题（本大题共 10 小题，每小题1 分，共 10 分） 1．没有粘性的流体是实际流体。 错 (1分) 2．在静止、同种、不连续流体中，水平面就是等压面。如果不同时满足这三个条件，水 平面就不是等压面。错 (1分) 3．水箱中的水经变径管流出，若水箱水位保持不变，当阀门开度一定时，水流是非恒定流动。 错 (1分) 4．紊流运动愈强烈，雷诺数愈大，层流边层就愈厚。错 (1分) 5．Q 1=Q 2是恒定流可压缩流体总流连续性方程。错 (1分) 6．水泵的扬程就是指它的提水高度。错 (1分) 7．流线是光滑的曲线，不能是折线，流线之间可以相交。错 (1分) 8．一变直径管段，A 断面直径是B 断面直径的2倍，则B 断面的流速是A 断面流速的4倍。 对 (1分) 9．弯管曲率半径Rc 与管径d 之比愈大，则弯管的局部损失系数愈大。错 (1分) 10．随流动雷诺数增大，管流壁面粘性底层的厚度也愈大。错 (1分) 二、填空题（本大题共 4小题，每小题 3 分，共 12 分） 11．流体力学中三个主要力学模型是（1）连续介质模型（2）不可压缩流体力学模型（3）无粘性流体力学模型。 (3分) 12．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 (3分) 13．正方形形断面管道(边长为a)，其水力半径R 等于4a R =，当量直径de 等于a d e = ( 3分) 14．并联管路总的综合阻力系数S 与各分支管综合阻力系数的关系为 3 211 111s s s s + +=。管嘴与孔口比较,如果水头H 和直径d 相同，其流速比V 孔口/V 管嘴等于82 .097 .0=,流量比Q 孔口 /Q 管嘴 等于 82 .060 .0= 。 (3分) 三、简答题（本大题共 4小题，每小题 3分，共 15 分） 15．什么是牛顿流体？什么是非牛顿流体？ 满足牛顿内摩擦定律的流体为牛顿流体,反之为非牛顿流体。 （3分） 16．流体静压强的特性是什么？ 流体静压强的方向垂直于静压面，并且指向内法线，流体静压腔的大小与作用面的方位无关，只于该点的位置有关。 （3分） 17．什么可压缩流体？什么是不可压缩流体？ 流体的压缩性和热胀性很小，密度可视为常数的液体为不可压缩流体，反之为可压缩流体。（3分） 18．什么是力学相似？
泵与风机 杨诗成 第四版 简答题及答案
2-1试述离心泵与风机的工作原理。 通过入口管道将流体引入泵与风机叶轮入口，然后在叶轮旋转力的作用下， 流体随叶轮一同旋转，由此就产生了离心力，使流体沿着叶轮流道不断前进，同时使其压力能和动能均有所提高，到达叶轮出口以后，再由泵壳将液体汇集起来并接到压出管中，完成流体的输送，这就是离心泵与风机的工作原理。 2-2离心泵启动前为何一定要将液体先灌入泵内？ 离心泵是靠叶轮旋转产生离心力工作的，如启动前不向泵内灌满液体，则叶轮只能带动空气旋转。而空气的质量约是液体（水）质量的千分之一，它所形成的真空不足以吸入比它重700多倍的液体（水），所以，离心泵启动前一定要将液体先灌入泵内。 2-3提高锅炉给水泵的转速，有什么优缺点？ 泵与风机的转速越高： （1）它们所输送的流量、扬程、全压亦越大； （2）转速增高可使叶轮级数减少，泵轴长度缩短。 （3）泵转速的增加还可以使叶轮的直径相对地减小，能使泵的质量、体积大为降低。 所以国内、外普遍使用高转速的锅护给水泵。 但高转速受到材料强度、泵汽蚀、泵效率等因素的制约。 2-4如何绘制速度三角形？预旋与轴向旋涡对速度三角形有什么影响？ 1.如何绘制速度三角形？ 速度三角形一般只需已知三个条件即可画出： （1）圆周速度u （2）轴向速度v m （3）叶轮结构角βg角 即可按比例画出三角形。 （1）计算圆周速度u 在已知和叶轮转速n和叶轮直径D（计算出口圆周速度u2时，使用出口直径，反之，使用入口直径，以此类推）以后，即可以求出圆周速度u； （2）叶轮结构角βg 通常是已知的值，因为它是叶轮的结构角，分为入口和出口。 （3）轴向速度v m
因为过流断面面积(m2)与轴向速度v m（m/s）的乘积，就是从叶轮流过的流体的体积流量（m3/s），因此，只要已知体积流量，并计算出过流断面的面积，即可得出轴向速度v m(m/s),由此既可以绘制出速度三角形。 2.预旋与轴向旋涡对速度三角形有什么影响？ (1)预旋对速度三角形的影响？ 流体在实际流动中，由于在进入叶轮之前在吸入管中已经存在一个旋转运动，这个预先的旋转运动称为预旋。当流体进入叶轮前的绝对速度与圆周速度间的夹角是锐角，且绝对速度的圆周分速与圆周速度同向，此时的预旋称为正预旋；反之，流体进入叶轮前的绝对速度与圆周速度间的夹角是钝角，则绝对速度的圆周分速与圆周速度异向，此时的预旋称为负预旋。 由此可见，当无预旋时，流体流入角α1为90o，此时叶轮进口速度三角形为直角三角形，如图1所示；当正预旋时，流体流入角α1<90o，此时叶轮进口速度三角形为锐角三角形，如图2所示；当负预旋时，流体流入角α1>90o，此时叶轮进口速度三角形为钝角三角形，如图3所示。 (2)轴向漩涡对速度三角形的影响？ 如图4所示，叶轮内流体从进口流向出口、同时在流道内一产生一个与叶轮转向相反的轴向旋涡，当叶轮内流体从进口流向出口时，流道内均匀的相对速度受到轴向旋涡的破坏。在叶片，工作面附近，相对速度的方向与轴向旋涡形成的流动速度方向相反，两个速度叠加的结果，使合成的相对速度减小。而在叶片非工作面附近，两种速度的方向相同，速度叠加的结果使合成的相对流速增加。 叶片数有限多时,出流角度从β2g降低至β2后，v2u∞就减小成v2u了，如图5所示。这就是相对速度产生滑移，造成流体出口的旋转不足。 2-5 H T∞、H T及之间有何区别？为什么H 学院期末考试试题（A卷） （ 2014 至 2015 学年第 2 学期）课程名称：泵与风机考试对象：试卷类型：考试考试时间：120 分钟 一.判断题：(共5题，每题3分，共15分) 1.后弯式叶片的叶轮用途广。 2.水泵出口的流量比的进口的流量小，其原因是因为水泵的机械损失造成的。 3.泵叶轮在单位时间内传递给被输送流体的能量即为有效功率。 4.比转速是反映泵与风机速度大小的。 5.发生汽蚀的水泵，有可能抽不上水来。 二.填空题(共6个空，每空2分，共12 分) 1.风机的有效功率公式是（）。 2.泵与风机的功率损失有机械损失、（）损失、（）损失。 3.泵与风机比转速公式是（） 4.离心风机的主要部件是（）、集流器、（）、蜗壳。 三.问答题：(共7题，1-5题每题2分，6、7每题6分，共22分) 1.什么叫扬程 2.叶片式泵与风机分为几类分别是什么 3.离心泵的基本方程（欧拉方程）是 4.什么是泵与风机的性能曲线 5.泵与风机的相似条件是什么 6.泵与风机的功率损失有哪些 7.离心泵有那些防止汽蚀的措施 四.选择题(共7题，每题3分，共21分) 1.泵与风机是将原动机的的机械。（） A．机械能转换成流体能量B．热能转换成流体能量 C．机械能转换成流体内能D．机械能转换成流体动能 2.按工作原理，叶片式泵与风机一般为轴流式、混流式和（）。 A.滑片式 B.螺杆式 C.往复式 D.离心式 3.比转速是一个包括（）设计参数在内的综合相似特征数。 A. 流量、转速、汽蚀余量 B. 流量、扬程、效率 C. 功率、扬程、转速 D 、流量、扬程、转速 4.几何相似的一系列风机，无因次性能曲线（） A.不同 B.相同 C.形状与转速有关 D.工况相似时相同 5.以下属于回转式风机的是( )。 A.轴流式风机 B.螺杆风机 C.离心风机 D.往复式风机 6.对于后弯式叶片，叶片出口安装角( )。 A. >90° B. <90° C. =90° 7.泵与风机的效率是指( )。 A.泵与风机的有效功率与轴功率之比 B.泵与风机的最大功率与轴功率之比 C.泵与风机的轴功率与原动机功率之比 D.泵与风机的有效功率与原动机功率之比五.计算题(共2题，共30分) 1.有一离心式水泵的叶轮尺寸为： 1 b=40mm, 2 b=20mm, 1 D=120mm, 2 D=300mm, 1g β=30°， 2g β=45°。 设流体径向流入叶轮，若n=20r/s，试画进、出口速度三角形，并计算流量 VT q和无限多叶片的理论扬程 T H ∞ 。 2.有一离心式水泵，总扬程为15m，流量 V q=3m s，效率为92%，求有效功率及轴功率（取ρ=1000kg/3m）。 泵与风机课后思考题答案 Final approval draft on November 22, 2020 思考题答案 绪论 思考题 1．在火力发电厂中有那些主要的泵与风机其各自的作用是什么 答：给水泵：向锅炉连续供给具有一定压力和温度的给水。 循环水泵：从冷却水源取水后向汽轮机凝汽器、冷油器、发电机的空气冷却器供给冷却水。 凝结水泵：抽出汽轮机凝汽器中的凝结水，经低压加热器将水送往除氧器。 疏水泵：排送热力系统中各处疏水。 补给水泵：补充管路系统的汽水损失。 灰渣泵：将锅炉燃烧后排出的灰渣与水的混合物输送到贮灰场。 送风机：向锅炉炉膛输送燃料燃烧所必需的空气量。 引风机：把燃料燃烧后所生成的烟气从锅炉中抽出，并排入大气。 2．泵与风机可分为哪几大类发电厂主要采用哪种型式的泵与风机为什么 答：泵按产生压力的大小分：低压泵、中压泵、高压泵 风机按产生全压得大小分：通风机、鼓风机、压气机 泵按工作原理分：叶片式：离心泵、轴流泵、斜流泵、旋涡泵 容积式：往复泵、回转泵 其他类型：真空泵、喷射泵、水锤泵 风机按工作原理分：叶片式：离心式风机、轴流式风机 容积式：往复式风机、回转式风机 发电厂主要采用叶片式泵与风机。其中离心式泵与风机性能范围广、效率高、体积小、重量轻，能与高速原动机直联，所以应用最广泛。轴流式泵与风机与离心式相比，其流量大、压力小。故一般用于大流量低扬程的场合。目前，大容量机组多作为循环水泵及引送风机。 3．泵与风机有哪些主要的性能参数铭牌上标出的是指哪个工况下的参数 答：泵与风机的主要性能参数有：流量、扬程（全压）、功率、转速、效率和汽蚀余量。 在铭牌上标出的是：额定工况下的各参数 4．水泵的扬程和风机的全压二者有何区别和联系 答：单位重量液体通过泵时所获得的能量增加值称为扬程； 单位体积的气体通过风机时所获得的能量增加值称为全压 联系：二者都反映了能量的增加值。 区别：扬程是针对液体而言，以液柱高度表示能量，单位是m。 全压是针对气体而言，以压力的形式表示能量，单位是Pa。 5．离心式泵与风机有哪些主要部件各有何作用 答：离心泵 叶轮：将原动机的机械能传递给流体，使流体获得压力能和动能。 吸入室：以最小的阻力损失引导液体平稳的进入叶轮，并使叶轮进口处的液体流速分布均匀。 泵与风机答案 扬程：单位重量液体从泵进口截面到泵出口截面所获得的机械能。 流量qv：单位时间内通过风机进口的气体的体积。 全压p：单位体积气体从风机进口截面到风机出口截面所获得的机械能。 轴向涡流的定义：容器转了一周，流体微团相对于容器也转了一周，其旋转角速度和容器的旋转角速度大小相等而方向相反，这种旋转运动就称轴向涡流。影响：使流线发生偏移从而使进出口速度三角形发生变化。使出口圆周速度减小。叶片式泵与风机的损失：（一）机械损失：指叶轮旋转时，轴与轴封、轴与轴承及叶轮圆盘摩擦所损失的功率。（二）容积损失：部分已经从叶轮获得能量的流体从高压侧通过间隙向低压侧流动造成能量损失。泵的叶轮入口处的容积损失，为了减小这部分损失，一般在入口处都装有密封环。（三），流动损失：流体和流道壁面生摸差，流道的几何形状改变使流体产生旋涡，以及冲击等所造成的损失。多发部位：吸入室，叶轮流道，压出室。 如何降低叶轮圆盘的摩擦损失：1、适当选取n和D2的搭配。 2、降低叶轮盖板外表面和壳腔内表面的粗糙度可以降低△Pm2。 3、适当选取叶轮和壳体的间隙。 轴流式泵与风机应在全开阀门的情况下启动，而离心式泵与 风机应在关闭阀门的情况下启动。 泵与风机（课后习题答案） 第一章 1-1有一离心式水泵，其叶轮尺寸如下：1b =35mm, 2b =19mm, 1D =178mm, 2D =381mm, 1a β=18°，2a β=20°。设流体径向流 入叶轮，如n=1450r/min ，试画出出口速度三角形，并计算理论流量,V T q 和在该流量时的无限多叶片的理论扬程T H ∞。 解：由题知：流体径向流入叶轮 ∴1α=90° 则： 1u = 1n 60 D π= 3178101450 60 π-???=13.51 （m/s ） 1V =1m V =1u tg 1a β=13.51?tg 18°=4.39 （m/s ） ∵1V q =π1D 1b 1m V =π?0.178?4.39?0.035=0.086 （3m /s ） ∴2m V = 122 V q D b π= 0.086 0.3810.019 π??=3.78 （m/s ） 2u = 2D 60 n π= 3381101450 60 π-???=28.91 （m/s ） 2u V ∞=2u -2m V ctg 2a β=28.91-3.78?ctg20°=18.52 （m/s ） T H ∞= 22u u V g ∞ =28.9118.529.8 ?=54.63 （m ） 1-2有一离心式水泵，其叶轮外径2 D =220mm,转速 n=2980r/min ，叶片出口安装角2a β=45°，出口处的轴面速度 2m v =3.6m/s 。设流体径向流入叶轮，试按比例画出出口速度三 泵与风机（课后习题答案） 第五章 5-1 水泵在n=1450r/min 时的性能曲线绘于图5-48中，问转速为多少时水泵供给管路中的流量为Hc=10+17500q v 2（q v 单位以m 3/s 计算）？已知管路特性曲线方程Hc=10+8000q v 2（q v 单位以m 3/s 计算）。 【解】根据Hc=10+8000q v 2取点如下表所示，绘制管路特性曲线： q v (L/s) q v (m 3/s) 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 Hc （m ） 10 10.8 13.2 17.2 22.8 30 管路特性曲线与泵并联前性能曲线交于M 点（46L/s ，27m ） 同一水泵，且输送流体不变，则根据相似定律得： 5-2 某水泵在管路上工作，管路特性曲线方程Hc=20+2000q v 2（q v 单位以m 3/s 计算），水泵性能曲线如图5-49所示，问水泵在管路中的供水量是多少？若再并联一台性能相同的水泵工作时，供水量如何变化？ 【解】绘出泵联后性能曲线 根据Hc=20+2000q v 2取点如下表所示，绘制管路特性曲线： q v (L/s) 60 q v (m 3/s) 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 Hc （m ） 20 20.2 20.8 21.8 23.2 25 27.2 管路特性曲线与泵并联前性能曲线交于C 点（33L/s ，32m ） 管路特性曲线与泵并联后性能曲线交于M 点（56L/s ，25m ）. 5-3为了增加管路中的送风量，将No.2风机和No.1风机并联工作，管路特性曲线方程为p =4 q v 2（q v 单位以m 3/s 计，p 以p a 计），No.1 及No.2风机的性能曲线绘于图5-50中，问管路中的风量增加了多少？ 【解】根据p =4 q v 2取点如下表所示，绘制管路特性曲线： q v (103m 3/h) 0 5 10 15 20 25 q v (m 3/s) 0 1.4 2.8 4.2 5.6 7 p （p a ） 0 7.84 31.36 70.56 125.44 196 管路特性曲线与No.2风机和No.1风机并联工作后性能曲线交于点M （33×103m 3/h ，700p a ） 于单独使用No.1风机相比增加了33×103-25×103=8 m 3/h 5-4 某锅炉引风机，叶轮外径为1.6m ，q v -p 性能曲线绘于图5-51中，因锅炉提高出力，需改风机在B 点（q v =1.4×104m 3/h ，p =2452.5p a ）工作，若采用加长叶片的方法达到此目的，问叶片应加长多少？ 【解】锅炉引风机一般为离心式，可看作是低比转速。 求切割直线： B p 36005.2452?min /r 114246145030m m p m p =?==v v v q n n q q ， 扬程：单位重量液体从泵进口截面到泵出口截面所获得的机械能。 流量qv ：单位时间内通过风机进口的气体的体积。 全压p ：单位体积气体从风机进口截面到风机出口截面所获得的机械能。 轴向涡流的定义：容器转了一周，流体微团相对于容器也转了一周，其旋转角速度和容器的旋转角速度大小相等而方向相反，这种旋转运动就称轴向涡流。影响：使流线发生偏移从而使进出口速度三角形发生变化。使出口圆周速度减小。 叶片式泵与风机的损失：（一）机械损失：指叶轮旋转时，轴与轴封、轴与轴承及叶轮圆盘摩擦所损失的功率。（二）容积损失：部分已经从叶轮获得能量的流体从高压侧通过间隙向低压侧流动造成能量损失。泵的叶轮入口处的容积损失，为了减小这部分损失，一般在入口处都装有密封环。（三），流动损失：流体和流道壁面生摸差，流道的几何形状改变使流体产生旋涡，以及冲击等所造成的损失。多发部位：吸入室，叶轮流道，压出室。 如何降低叶轮圆盘的摩擦损失：1、适当选取n 和D2的搭配。2、降低叶轮盖板外表面和壳腔内表面的粗糙度可以降低△Pm2。3、适当选取叶轮和壳体的间隙。 轴流式泵与风机应在全开阀门的情况下启动，而离心式泵与风机应在关闭阀门的情况下启动。 泵与风机（课后习题答案） 第一章 1-1有一离心式水泵，其叶轮尺寸如下：1b =35mm, 2b =19mm, 1D =178mm, 2D =381mm, 1a β=18°，2a β=20°。设流体径向流入叶轮，如n=1450r/min ，试 画出出口速度三角形，并计算理论流量,V T q 和在该流量时的无限多叶片的理论扬程T H ∞。 解：由题知：流体径向流入叶轮 ∴1α=90° 则： 1u = 1n 60 D π= 3178101450 60 π-???=13.51 （m/s ） 1V =1m V =1u tg 1a β=13.51?tg 18°=4.39 （m/s ） ∵1V q =π1D 1b 1m V =π?0.178?4.39?0.035=0.086 （3m /s ） ∴2m V = 122V q D b π=0.086 0.3810.019 π??=3.78 （m/s ） 2u = 2D 60 n π= 3381101450 60 π-???=28.91 （m/s ） 2u V ∞=2u -2m V ctg 2a β=28.91-3.78?ctg20°=18.52 （m/s ） 泵与风机学习指导书 第一章练习题 1． 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] （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； 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（ ）。 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； B. 在其它条件不变的情况下，泵叶轮进口处预旋总是会导致ο 901<α； C. 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； D. 泵叶轮进口处的自由预旋总是会导致ο 901<α。 （3）下列说法错误的是（ ）。 A. 滑移系数K 总是小于1； B. 叶片排挤系数Ψ总是大于1； C. 流动效率h η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D 2=22cm ，转速n=2980r/min ，叶轮出口安装角a 2β=45°，出口处的径向速 度=∞r v 2s 。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∞T H ，若滑移系数 K=，叶轮流动效率h η=，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m 3。 ①试计算叶轮的理论静压∞st p 、动压∞d p 和全压∞T p ； ②试计算理论静压∞st p 、动压∞d p 占理论全压∞T p 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∞T p 为200mmH 2O ，进口空气密 度为m 3。试计算风机的转速。 （4）已知某离心泵在抽送密度为1000 kg/m 3的水时，其 叶轮的理论扬程为30m 。现用这台泵来抽送密度为700 kg/m 3的汽油，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 （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，进口水管的真空表读数为40kP a ，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/m 3。 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∑1 ξ =6；排水管长 度为40m ，局部阻力系数之和为 ∑2 ξ =12，吸水管和 排水管的沿程阻力系数均取λ=。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m 3，叶片出口安装角为120°，叶片出口处绝对速度的圆周分速度225.1u v u =∞。 ①试计算叶轮的理论全压∞T p ； 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∞T p 下降多少 绪论 思考题 1．在火力发电厂中有那些主要的泵与风机？其各自的作用是什么？ 答：给水泵：向锅炉连续供给具有一定压力和温度的给水。 循环水泵：从冷却水源取水后向汽轮机凝汽器、冷油器、发电机的空气冷却器供给冷却水。 凝结水泵：抽出汽轮机凝汽器中的凝结水，经低压加热器将水送往除氧器。 疏水泵：排送热力系统中各处疏水。 补给水泵：补充管路系统的汽水损失。 灰渣泵：将锅炉燃烧后排出的灰渣与水的混合物输送到贮灰场。 送风机：向锅炉炉膛输送燃料燃烧所必需的空气量。 引风机：把燃料燃烧后所生成的烟气从锅炉中抽出，并排入大气。 2．泵与风机可分为哪几大类？发电厂主要采用哪种型式的泵与风机？为什么？ 答：泵按产生压力的大小分：低压泵、中压泵、高压泵 风机按产生全压得大小分：通风机、鼓风机、压气机 泵按工作原理分：叶片式：离心泵、轴流泵、斜流泵、旋涡泵 容积式：往复泵、回转泵 其他类型：真空泵、喷射泵、水锤泵 风机按工作原理分：叶片式：离心式风机、轴流式风机 容积式：往复式风机、回转式风机 发电厂主要采用叶片式泵与风机。其中离心式泵与风机性能范围广、效率高、体积小、重量轻，能与高速原动机直联，所以应用最广泛。轴流式泵与风机与离心式相比，其流量大、压力小。故一般用于大流量低扬程的场合。目前，大容量机组多作为循环水泵及引送风机。3．泵与风机有哪些主要的性能参数？铭牌上标出的是指哪个工况下的参数？ 答：泵与风机的主要性能参数有：流量、扬程（全压）、功率、转速、效率和汽蚀余量。 在铭牌上标出的是：额定工况下的各参数 4．水泵的扬程和风机的全压二者有何区别和联系？ 答：单位重量液体通过泵时所获得的能量增加值称为扬程； 单位体积的气体通过风机时所获得的能量增加值称为全压 联系：二者都反映了能量的增加值。 区别：扬程是针对液体而言，以液柱高度表示能量，单位是m。 全压是针对气体而言，以压力的形式表示能量，单位是Pa。 5．离心式泵与风机有哪些主要部件？各有何作用？ 答：离心泵 叶轮：将原动机的机械能传递给流体，使流体获得压力能和动能。 吸入室：以最小的阻力损失引导液体平稳的进入叶轮，并使叶轮进口处的液体流速分布均匀。 压出室：收集从叶轮流出的高速流体，然后以最小的阻力损失引入压水管或次级叶轮进口，同时还将液体的部分动能转变为压力能。 导叶：汇集前一级叶轮流出的液体，并在损失最小的条件下引入次级叶轮的进口或压出室，同时在导叶内把部分动能转化为压力能。 密封装置：密封环：防止高压流体通过叶轮进口与泵壳之间的间隙泄露至吸入口。 轴端密封：防止高压流体从泵内通过转动部件与静止部件之间的间隙泄漏 泵与风机答案何川 泵与风机答案 扬程：单位重量液体从泵进口截面到泵出口截面所获得的机械能。 流量qv：单位时间内通过风机进口的气体的体积。 全压p：单位体积气体从风机进口截面到风机出口截面所获得的机械能。 轴向涡流的定义：容器转了一周，流体微团相对于容器也转了一周，其旋转角速度和容器的旋转角速度大小相等而方向相反，这种旋转运动就称轴向涡流。影响：使流线发生偏移从而使进出口速度三角形发生变化。使出口圆周速度减小。叶片式泵与风机的损失：（一）机械损失：指叶轮旋转时，轴与轴封、轴与轴承及叶轮圆盘摩擦所损失的功率。（二）容积损失：部分已经从叶轮获得能量的流体从高压侧通过间隙向低压侧流动造成能量损失。泵的叶轮入口处的容积损失，为了减小这部分损失，一般在入口处都装有密封环。（三），流动损失：流体和流道壁面生摸差，流道的几何形状改变使流体产生旋涡，以及冲击等所造成的损失。多发部位：吸入室，叶轮流道，压出室。 如何降低叶轮圆盘的摩擦损失：1、适当选取n和D2的搭配。 2、降低叶轮盖板外表面和壳腔内表面的粗糙度可以降低△Pm2。 3、适当选取叶轮和壳体的间隙。 轴流式泵与风机应在全开阀门的情况下启动，而离心式泵与 风机应在关闭阀门的情况下启动。 泵与风机（课后习题答案） 第一章 1-1有一离心式水泵，其叶轮尺寸如下： 1b =35mm, 2b =19mm, 1D =178mm, 2D =381mm, 1a β=18°，2a β=20°。设流体径向流 入叶轮，如n=1450r/min ，试画出出口速度三角形，并计算理论流量,V T q 和在该流量时的无限多叶片的理论扬程T H ∞。 解：由题知：流体径向流入叶轮 ∴1α=90° 则： 1u = 1n 60 D π= 3178101450 60 π-???=13.51 （m/s ） 1V =1m V =1u tg 1a β=13.51?tg 18°=4.39 （m/s ） ∵1V q =π1D 1b 1m V =π?0.178?4.39?0.035=0.086 （3m /s ） ∴2m V = 122 V q D b π=0.086 0.3810.019 π??=3.78 （m/s ） 2u =2D 60 n π= 3381101450 60 π-???=28.91 （m/s ） 2u V ∞ = 2 u -2m V ctg 2a β=28.91-3.78? ctg20°=18.52 （m/s ） T H ∞= 22u u V g ∞ =28.9118.529.8 ?=54.63 （m ） 1-2有一离心式水泵，其叶轮外径2 D =220mm,转速 n=2980r/min ，叶片出口安装角2a β=45°，出口处的轴面速度 2-1，某离心水泵叶轮b 1=3.2cm ，b 2=1.8cm 。叶片进口边内切圆圆心距轴心线的距离R 1c =8.6cm ，叶片出口边处R 2=19cm 。β1g =17°，β2g =21°，n=2950r/min ，设流体无预旋流入叶轮。绘制叶轮进、出口速度三角形，并计算通过叶轮的流量（不计叶片厚度）及扬程H T ∞。 2-1解： 1. 首先计算叶轮进口速度三角形： （1）：u 1=)/(55.2660086.02295060229506011s m R D n c =???=???=πππ （2）： 171=g β （3）流体无预旋， 901=α 根据以上条件可画出进口速度三角形：并计算出v 1、v 1m 、ω1： v 1=v 1m =u 1·tg β1g =26.55×tg17°=8.12m/s ω1= u 1/cos β1g =26.55/cos17°=27.76m/s 2. 根据进口轴面速度v 1m 及进口半径R 1c 计算出流量： q vt ∞=2πR 1c b 1 v 1m =2π×0.086×0.032×8.12=0.1403 m 3/s 3. 计算叶轮出口速度三角形 （1）：u 2=)/(67.5860 19.02295060229506022s m R D n c =???=???=πππ （2）： 212=g β （3）计算v 2m ，即出口速度三角形的高： 根据连续性方程： 进口过流断面面积（2πR 1c ）×b 1×8.12=出口过流断面面积（2πR 2）×b 2×v 2m 即：2π×0.086×0.032×8.12=2π×0.19×0.018×v 2m 计算得： v 2m =6.53m/s 由此可画出出口速度三角形：：并计算出v 2、ω2： v 2u =u 2-v 2m ·ctg β2g =58.67-6.53×ctg21°=41.66m/s 4-1 输送20℃清水的离心泵，在转速为1450r/min 时，总扬程为25.8m, q v =170m 3/h, P=15.7kW, ηv =0.92, ηm =0.90,求泵的流动效率ηh 。 4-1 解： 76.07 .151000/8.253600/17081.91000=???=== P H gq P P v e ρη h v m ηηηη??= ∴92.092 .090.076 .0=?= ?= v m h ηηηη 4-2 离心风机叶轮外径D 2=460mm,转速n=1450r/min,流量q v =5.1m 3/s,υ1u ∞=0,υ2u ∞ =u 2,(1+P)=1.176,流动效率ηh =0.90,气体密度ρ=1.2kg/ m 3。试求风机的全压及有效功率。 4-2，解： p T ∞=ρ(u 2v 2u ∞-u 1 v 1u ∞) ∵v 1u ∞=0 ∴p T ∞=ρu 2v 2u ∞=1.2×6046.014506046.01450?????ππ=1462.1（Pa ） 根据斯托道拉公式：P K +=11，∴855.017 .11==K ∴p= K·ηh ·p T ∞=0.855×0.90×1462.1=1124.7（Pa ） P e =pq v /1000=1124.7×5.1/1000=5.74 (kw) 4-3 离心风机n=2900r/min ，流量q v =12800 m 3/h ，全压p=2630Pa ，全压效率η=0.86，求风机轴功率P 为多少。 4-3 P=η P e =0.86×pq v /1000=0.86×2630×12800/3600/1000=8.04 (kw) 4-4 离心泵转速为480r/min ，扬程为136m ，流量q v =5.7m 3/s,轴功率P=9860kW 。设容积效率、机械效率均为92%，ρ=1000kg/m 3，求流动效率。 4-4解： 77.09860 1000/1367.581.91000=???=== P H gq P P v e ρη 91.092 .092.077 .0=?= ?= v m h ηηηη 4-5 若水泵流量q v =25L/s,泵出口出压力表读数为320kPa ，入口处真空表读数为40kPa ，吸入管路直径d=100cm,出水管直径为75cm ，电动机功率表读数为12.6kW ，电动机效率为0.90，传动效率为0.97。试求泵的轴功率、有效功率及泵的总效率。 ∵P e =ρg·q v ·H ∵()w Z g v v g p p H h Z 2122 12212+-+-+-=ρ 泵与风机考试试题 一、简答题（每小题5分，共30分） 1、离心泵、轴流泵在启动时有何不同，为什么？ 2、试用公式说明为什么电厂中的凝结水泵要采用倒灌高度。 3、简述泵汽蚀的危害。 4、定性图示两台同性能泵串联时的工作点、串联时每台泵的工作点、仅有 一台泵运行时的工作点 5、泵是否可采用进口端节流调节，为什么？ 6、简述风机发生喘振的条件。 二、计算题（每小题15分，共60分） 1、已知离心式水泵叶轮的直径D2=400mm，叶轮出口宽度b2＝50mm，叶片 厚度占出口面积的8％，流动角β2＝20?，当转速n＝2135r/min时，理论 流量q VT＝240L/s，求作叶轮出口速度三角形。 2、某电厂水泵采用节流调节后流量为740t/h，阀门前后压强差为980700Pa, 此时泵运行效率η=75%，若水的密度ρ=1000kg/m3，每度电费0.4元，求：（1）节流损失的轴功率?P sh； （2）因节流调节每年多耗的电费(1年=365日) 3、20sh-13型离心泵，吸水管直径d1＝500mm，样本上给出的允许吸上真空 高度[H s]＝4m。吸水管的长度l1＝6m，局部阻力的当量长度l e＝4m，设 沿程阻力系数λ＝0.025，试问当泵的流量q v＝2000m3/h，泵的几何安装高 度H g＝3m时，该泵是否能正常工作。 （当地海拔高度为800m，大气压强p a＝9.21×104Pa；水温为30℃，对应饱 和蒸汽压强p v＝4.2365 kPa，密度ρ＝995.6 kg/m3） 4、火力发电厂中的DG520-230型锅炉给水泵，共有8级叶轮，当转速为n ＝5050r/min，扬程H＝2523m，流量q V＝576m3/h，试计算该泵的比转 速。 新浪微博：@孟得明 扬程：单位重量液体从泵进口截面到泵出口截面所获得的机械能。 流量qv ：单位时间内通过风机进口的气体的体积。 全压p ：单位体积气体从风机进口截面到风机出口截面所获得的机械能。 轴向涡流的定义：容器转了一周，流体微团相对于容器也转了一周，其旋转角速度和容器的旋转角速度大小相等而方向相反，这种旋转运动就称轴向涡流。影响：使流线发生偏移从而使进出口速度三角形发生变化。使出口圆周速度减小。 叶片式泵与风机的损失：（一）机械损失：指叶轮旋转时，轴与轴封、轴与轴承及叶轮圆盘摩擦所损失的功率。（二）容积损失：部分已经从叶轮获得能量的流体从高压侧通过间隙向低压侧流动造成能量损失。泵的叶轮入口处的容积损失，为了减小这部分损失，一般在入口处都装有密封环。（三），流动损失：流体和流道壁面生摸差，流道的几何形状改变使流体产生旋涡，以及冲击等所造成的损失。多发部位：吸入室，叶轮流道，压出室。 如何降低叶轮圆盘的摩擦损失：1、适当选取n 和D2的搭配。2、降低叶轮盖板外表面和壳腔内表面的粗糙度可以降低△Pm2。3、适当选取叶轮和壳体的间隙。 轴流式泵与风机应在全开阀门的情况下启动，而离心式泵与风机应在关闭阀门的情况下启动。 泵与风机（课后习题答案） 第一章 1-1有一离心式水泵，其叶轮尺寸如下：1b =35mm, 2b =19mm, 1D =178mm, 2D =381mm, 1a β=18°，2a β=20°。设流体径向流入叶轮，如n=1450r/min ，试 画出出口速度三角形，并计算理论流量,V T q 和在该流量时的无限多叶片的理论扬程T H ∞。 解：由题知：流体径向流入叶轮 ∴1α=90° 则： 1u = 1n 60 D π= 3178101450 60 π-???=13.51 （m/s ） 1V =1m V =1u tg 1a β=13.51?tg 18°=4.39 （m/s ） ∵1V q =π1D 1b 1m V =π?0.178?4.39?0.035=0.086 （3m /s ） ∴2m V = 122V q D b π=0.086 0.3810.019 π??=3.78 （m/s ） 2u = 2D 60 n π= 3381101450 60 π-???=28.91 （m/s ） 2u V ∞=2u -2m V ctg 2a β=28.91-3.78?ctg20°=18.52 （m/s ） 泵与风机（课后习题答案） 第五章 5-1 水泵在n=1450r/min时的性能曲线绘于图5-48中，问转速为多少时水泵供给管路中的流量为Hc=10+17500q v2（q v单位以m3/s计算）？已知管路特性曲线方程Hc=10+8000q v2（q v单位以m3/s计算）。 2 同一水泵，且输送流体不变，则根据相似定律得： 5-2 某水泵在管路上工作，管路特性曲线方程Hc=20+2000q v2（q v单位以m3/s计算），水泵性能曲线如图5-49所示，问水泵在管路中的供水量是多少？若再并联一台性能相同的水泵工作时，供水量如何变化？ 【解】绘出泵联后性能曲线 2 管路特性曲线与泵并联后性能曲线交于M点（56L/s，25m）. 5-3为了增加管路中的送风量，将风机和风机并联工作，管路特性曲线方程为 p=4 q v 2（q v 单位以m3/s计，p以p a计），及风机的性能曲线绘于图5-50中，问 管路中的风量增加了多少？ 2 p a ）于单独使用风机相比增加了33×103-25×103=8 m3/h 5-4 某锅炉引风机，叶轮外径为，q v-p性能曲线绘于图5-51中，因锅炉提高出力，需改风机在B点（q v=×104m3/h，p=）工作，若采用加长叶片的方法达到此目的，问叶片应加长多少？ 【解】锅炉引风机一般为离心式，可看作是低比转速。 求切割直线： a A 点与B 点为对应工况点，则由切割定律得 m 8.1)11 14(D D )(22222==' '='，D D q q v v 则应加长 略 5-6 8BA-18型水泵的叶轮直径为268mm ，车削后的8BA-18a 型水泵的叶轮直径为250mm ，设效率不变，按切割定律计算qv 、H 、P 。如果把8BA-18a 型水泵的转速减至1200r/min ，假设效率不变，其qv 、H 、P 各为多少？8BA-18型水泵额定工况点的参数为：n=1450r/min ，q v =s ，H=18m ，P=，η=84%。 【解】根据公式得： 可知该泵为低比转速，可用如下切割定律求出切割后的qv 、H 、P ，其值如下： 对8BA-18a 型水泵只改变转速，可根据相似定律计算泵的qv 、H 、P ，其值如下： 南京师范大学《泵与风机》试题 一、填空题(每空1分，共10分) 1.泵与风机的输出功率称为_______。 2.绝对速度和圆周速度之间的夹角称为_______。 3.离心式泵与风机的叶片型式有_______、_______和_______三种。 4.为保证流体的流动相似，必须满足_______、_______和_______三个条件。 5.节流调节有_______节流调节和_______节流调节两种。 二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一 个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分，共10分) 1.风机的全压是指( )通过风机后获得的能量。 A.单位重量的气体 B.单位质量的气体 C.单位时间内流入风机的气体 D.单位体积的气体 2.低压轴流通风机的全压为( ) A. 1～3kPa B. 0.5kPa以下 C. 3～15kPa D. 15～340kPa 3.单位重量的液体从泵的吸入口到叶片入口压力最低 处的总压降称为( ) A.流动损失 B.必需汽蚀余量 C.有效汽蚀余量 D.摩擦损失 4.关于冲击损失，下列说法中正确的是( ) A.当流量小于设计流量时，无冲击损失 B.当流量大于设计流量时，冲击发生在工作面上 C.当流量小于设计流量时，冲击发生在非工作面上 D.当流量小于设计流量时，冲击发生在工作面上 5.下列哪个参数与泵的有效汽蚀余量无关?( ) A.泵的几何安装高度 B.流体温度 C.流体压力 D.泵的转速 6.关于离心泵轴向推力的大小，下列说法中不正确的是( ) A.与叶轮前后盖板的面积有关 B.与泵的级数无关 C.与叶轮前后盖板外侧的压力分布有关 D.与流量大小有关 7.两台泵并联运行时，为提高并联后增加流量的效果，下列说法中正确的是( ) A.管路特性曲线应平坦一些，泵的性能曲线应陡一些《泵与风机》试卷A：学院期末考试试题+答案
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