泵与风机-何川主编-第四版-课后习题+思考题(全7章)答案.docx

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：向锅炉连续供应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应冷却水。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，同时还将液体的局部动能转变为压力能。导叶：聚集前一级叶轮流出的液体，并在榻失最小的条件下引入次级叶轮的进口或压出室，同时在导叶内把局部动能转化为压力能。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：聚集从叶轮流出的气体并引向风机的出口，同时将气体的局部动能转化为压力能。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。6 .轴流式泵与风机有哪些主要部件？各有何作用？答：叶轮：把原动机的机械能转化为流体的压力能和动能的主要部件。导叶：使通过叶轮的前后的流体具有一定的流动方向，并使其阻力损失最小。吸入室（泵）：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。集流器（风机）：以最小的阻力损失引导气流均匀的充满叶轮入口。扩压筒：将后导叶流出气流的动能转化为压力能。7 .轴端密封的方式有几种？各有何特点？用在哪种场合？答：填料密封：结构简单，工作可靠，但使用寿命短，广泛应用于中低压水泵上。机械密封：使用寿命长，密封效果好，摩擦耗功小，但其结构复杂，制造精度与安装技术要求高，造价贵。适用于高温高压泵。浮动环密封：相对与机械密封结构较简单，运行可靠，密封效果好，多用于高温高压锅炉给水泵上。8 .目前火力发电厂对大容量、高参数机组的引、送风机一般都采用轴流式风机，循环水泵也越来越多采用斜流式（混流式）泵，为什么？答：轴流式泵与风机与离心式相比，其流量大、压力小。故一般用于大容量低扬程的场合。因此，目前大容量机组的引、送风机一般都采用轴流式风机。斜流式又称混流式，是介于轴流式和离心式之间的一种叶片泵，斜流泵局部利用了离心力，局部利用了升力，在两种力的共同作用下，输送流体，并提高其压力，流体轴向进入叶轮后，沿圆锥面方向流出。可作为大容量机组的循环水泵。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。第一章思考题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；流体相对于叶轮的运动称相对运动，其速度用相对速度W表示；流体相对于静止机壳的运动称绝对运动，其速度用绝对速度V表示。以上三个速度矢量组成的矢量图，称为速度三角形。3 .当流量大于或小于设计流量时，叶轮进、出口速度三角形怎样变化？答：进口速度三角形的变化：当流量小于设计流量时：轴面速度HMVk,a<90o,<xo（如图a）当流量大于设计流量时：轴面速度匕用>匕切，“>90°,>xo（如图b）小于设计流量大于设计流量4 .离心式泵与风机当实际流量在有限叶片叶轮中流动时，对扬程（全压）有何影响？如何修正？答：在有限叶片叶轮流道中，由于流体惯性出现了轴向涡流，使叶轮出口处流体的相对速度产生滑移，导致扬程（全压）下降。一般采用环流系数k或滑移系数。来修正。5 .为了提高流体从叶轮获得的能量，一般有哪几种方法？最常采用哪种方法？为什么？答：1）径向进入，即囚=90°；2）提高转速；3）加大叶轮外径O2;4）增大叶片出口安装角夕2提高转速最有利，因为加大叶轮外径将使损失增加，降低泵的效率；提高转速那么受汽蚀的限制，对风机那么受噪声的限制。增大叶片出口安装角夕2“将使动能头显著增加，降低泵与风机的效率。比拟之下，用提高转速来提高理论能头，仍是当前普遍采用的主要方法。6 .泵与风机的能量方程式有哪几种形式？并分析影响理论扬程（全压）的因素有哪些？答：泵：HT=（m2v2uoo-wiv0o）g风机：P=夕（2%m-Wl）因素：转速；叶轮外径密度（影响全压）、叶片出口安装角夕2"；进口绝对速度角。7 .离心式泵与风机有哪几种叶片形式？各对性能有何影响？为什么离心泵均采用后弯式叶片？答：后弯式、径向式、前弯式后弯式：4«<90°时，CotAa为正值，越小，馍1夕2.越大，47%那么越小。即随四。不断减小，”加亦不断下降。当尸20减小到等于最小角A/min时，HTJ0。2径向式：q>=90"时，COt夕=0,V2moc=M-,OHTXl=Og前弯式：夕2.>90°时，C0ty¾“为负值，Aa越大，Cot四。越小，"人那么越大即随乩。不断增22大，H兀亦不断增大。当月"增加到等于最大角为max时，HTg=。g以上分析说明，随叶片出口安装角夕2°的增加，流体从叶轮获得的能量越大。因此，前弯式叶片所产生的扬程最大，径向式叶片次之，后弯式叶片最小。当三种不同的叶片在进、出口流道面积相等，叶片进口几何角相等时，后弯式叶片流道较长，弯曲度较小，且流体在叶轮出口绝对速度小。因此，当流体流经叶轮及转能装置（导叶或蜗壳）时，能量损失小，效率高，噪声低。但后弯式叶片产生的总扬程较低，所以在产生相同的扬程（风压）时，需要较大的叶轮外径或较高的转速。为了高效率的要求，离心泵均采用后弯式叶片，通常42.为20°30°。答：速度三角形一般只需三个条件即可画出，一般求出圆周速度、轴向速度匕、圆周分速匕即可按比例画出三角形。轴流式和离心式泵与风机速度三角形相比，具有以下特点：一是流面进、出口处的圆周速度相同；二是流面进、出口的轴向速度也相同，即W2=WI=W；%=%,二L因此，为研究方便起见，可以把叶栅进、出口速度三角形绘在一起。如下图。W00是叶栅前后相对速度VV1和VV2的几何平均值，其大小和方向由叶栅进、出口速度三角形的几何关系来确定。_w2wtP=arctg=arctgWgVV1m+W2m意义：由于流体对孤立翼型的绕流，并不影响来流速度的大小和方向，而对叶栅翼型的绕流，那么将影响来流速度的大小和方向，所以在绕流叶栅的流动中，取叶栅的前后相对速度“和卬2的几何平均值也作为无限远处的来流速度。9 .轴流式泵与风机与离心式相比拟，有何性能特点？使用于何种场合？答:轴流式泵与风机的性能特点是流量大，扬程低，比转数大，流体沿轴向流入、流出叶轮。目前国内外大型电站普遍采用轴流式风机作为锅炉的送引风机、轴流式水泵作为循环水泵。10 .轴流式泵与风机的扬程（全压）为什么远低于离心式？答：因为轴流式泵与风机的能量方程式是：2222%=三三+上必2g2g离心式泵与风机的能量方程式是:11.轴流式泵与风机的翼型、 提高其扬程（全压）的方法？答：泵：H=cb u wxt2SinGg力 +4)cos因为式中小=%=故流体在轴流式叶轮中获得的总能量远小于禽心式。叶栅的几何尺寸、形状对流体获得的理论扬程（全压）有何影响？并分析cos风机：P=cy增加弦长人：增大叶栅中翼型的升力系数与；减小栅距增大民0;增加升力角；I均可提高泵与风机的扬程(全压)。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：b=35mm,b2=19mm,D1=I78mm,D2=381mm,=18o,2a=20o。设流体径向流入叶轮，如n=1450rmin,试画出出口速度三角形，并计算理论流量外乃和在该流量时的无限多叶片的理论扬程解：由题知：流体径向流入叶轮1=90°那么：D.n-×178×103×1450u.=!=13.51Im/sJ6060匕=九=%次瓦=13.51xfgl8°=4.39(ms)：q.兀DeVbH=TrXo.178X4.39X0.035=0.086(w3s)=3.78(ms)v:q”_00862mD2b2"xO.381xO.O19D1n-×381×103×1450COClf.16060=28.91(msJv2woo=u2-v2nrctgA.×ctg20°=18.52(s)m2v2w,28.91x18.52(m)=54.63丁9812有一离心式水泵，其叶轮外径Q=220mm,转速n=2980rmin,叶片出口安装角/=45°,出口处的轴面速度%,=36ms0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又假设环流系数K=0.8,流动效率7=0.9时，泵的实际扬程H是多少？(ms)ajjtD,“万X0.22X2980,.解：U0=34.3VKm=3.6m/s72w=45o,叫二”二5.09(ms)画出出口速度三角形sin®v2ttoo=U2-v2n,cPiu×c45°=30.71(m/s).ono34.31×30.71.a.=90Ht”=107.5(m)1Fg9.8实际扬程H=KH7.=K7H%=0.80.9107.5=77.41(m)13有一离心式水泵，叶轮外径&=36Omm,出口过流断面面积A2=0.023病，叶片出口安装角片”二30°,流体径向流入叶轮，求转速n=1480rmin,流量外j=86.8Ls时的理论扬程H.设环流系数K=0.82.解：流体径向流入叶轮a1=90°"DM;rx0.36X1480_-=27.886060(ms)(ms)v2mx=u2v2mcrgy¾=27.883.64X6=21.58(ms)2匕“8_27.88x21.58丁8=61.39(m)H=K/roc=0.82×61.39=50.34(m)1.4有一叶轮外径为30Omm的离心式风机，当转速为2890rmin时。无限多叶片叶轮的理论全压p2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P=L2kgz解：气体沿径向流入=90°又叶轮出口相对速度沿半径方向=90°DnX0.3x2980.,_,、U尸=46.79(ms)60由图知u2=V2ft=46.79ms.*.Pts=pw2½rr=12x46.79X46.79=2626.7(Pa)15有一离心式风机，转速n=I500rmin,叶轮外径Q?=60Omm,内径D=480mm,叶片进、出口处空气的相对速度为“二25ms及w=22ms,它们与相应的圆周速度的夹角分别为A=60o,A=120°,空气密度P=L2kgz°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PTS。解:=37.68 (ms)TrDTn_×0.48x15006060-D2n60rx0.6xl50060=47.1 (ms)vlm = wl sin la =25 X sin 60o =21.65 (m/s)v2m = w2 sin 2a =22 × sin 120o = 19.05 (m/s)知、v,> S可得速度三角形vuoo = M1 - w1 cos2a =37.68-25 ×cos60 - 25.18 (m/s)v2x = u2-vv2 cos2u =47.1 -22× cos 120o =58.1 (m/s)p7-00 = p(w2v2jwo -w1v1wk) = 1.2×(47.1×58.1-37.68 ×25.18)= 2145 .27 (Pa)16有一离心式水泵，在转速n=1480rmin时，流量%=89Ls,扬程H=23m,水以径向流 入叶轮，叶轮内的轴面速度咋"=3.6ms0内、外径比OJ& =05叶轮出口宽度4 =0.124， 假设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伪=20Omm,求叶轮外 径。2、出口宽度打及叶片进、出口安装角色,和42,。7X10-3解：由外二乃 Dl a Vbtl 得 R= V =0.039(m)=39mmrblm 笈 0.2 X 3.6由。I / Z>2 =05 得 D2 =2 D1 =2 X 390=78(mm)b2 =0.12 D2 =9.36mmTrDTn )x0.039x1480 _ _ ,、U1=3.02 (m/s)6060tg纵= =盖勺92得及=50。乃-X0.078× 1480 ,八),、u,=6.04 I m/s J606089x10"=38.8 (m/s)D2h2 乃 X 0.078 X 0.009由“J 二处g=23 得%“8 =37.31 (m/s) g=128.85° (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4=6OOmm,叶轮出口宽度打二15Omm,叶片出口安装角色片30°,转速n=1450rmin°设空气在叶轮进口处无预旋，空气密度夕二1.2kg加3,试求:(1)当理论流量即j=10000m3h时，叶轮出口的相对速度叫和绝对速度匕；叶片无限多时的理论全压Pts;(3)叶片无限多时的反作用度r；(4)环流系数K和有限叶片理论全压PT(设叶片数z=12)ASZ1KD,n-×0.6×1450_r.16060由加产万。2如匕二得匕二二cIvj10000D2b2 3600x)x0.6x0.15=9.83 (ms)W2 =sin 2a sin 30o%- = i9.66 (ms)解：11Ju,=-=45.53(ms)V2=JW+；-2噢cos®=Jl9.662+45.532-2x19.66X45.53XCOS30。=30.15(ms)(2) Vu2=45.53msV2m=9.83msv2w00=U2-V2mctg2a×ctg30o=28.5(ms)PTg=Pu2u00=1.2×45.53×28.5=1557.3(Pa)(3) r=l-=l=0.6872u22x45.53由风机的斯托道拉公式：K=I丝包乙z(u2如一)O2b2tg2aK=I12(45.53-45.53x;TSin 30° I(XXX)36000 X 7 X 0.6 X 0.15 X tg30o-=0.79 ),p=Kp700=0.79X1557.3=1230.3(Pa)18有一轴流式风机，在叶轮半径380mm处。空气以耳=33.5ms的速度沿轴向流入叶轮，当转速n=1450rmin时，其全压p=692.8Pa,空气密度p=l.2kg,求该半径处的平均相对速度Woo的大小和方向。解:加3.14x0.38x2x1450-6060-=57.67(ms)v1=vva=33.5(ms)= 10.01(ms)p_692.8pu1.2×57.67由题知轴向进入%=0,所以%“二。w2u=u-v2u=57.67-10.01=47.66(ms)I2J丫L-57.67+47.66丫%=J+1lw22wI=133.5-+J=62.42m/s19有一单级轴流式水泵，转速n=580rmin,在叶轮直径70Omm处，水以匕=5.8ms的速度沿轴向流入叶轮，又以圆周分速=2.3ms从叶轮流出，试求c,，为多少？设4=1。.Dn3.14×0.7×580CIcUr,、解：u=21.25(m/s)6060v1=wa=va=5.8(m/s)由题知轴向进入匕“=0,所以W“=。w2m=u-v2u=21.25-2.3=18.95(m/s)1-10有一后置导叶型轴流式风机，在外径。2=047m处，空气从轴向流入，v=30ms,在转速n=2000rmin时，圆周分速=5.9ms,求c、,。设4=1°。MDn3.14×0.47×2000ir.解：u=49.19(m/s)6060v1=Wa=va=30(m/s)由题知轴向进入%=0,所以吗“二。w2m=u-v2u=49.19-5.9=43.29(m/s)1.11有一单级轴流式水泵，转速为375rmin,在直径为98Omm处，水以速度匕=4.01m/s轴向流入叶轮，在出口以h=4.48ms的速度流出。试求叶轮进出口相对速度的角度变化值(424)。解:Dnu =60万 X 0.98 X 37560=19.23 (m/s)水轴向流入V1h=0v2u=7v2-v'=7v2-2=4.482-4.012=2(m/s)由速度三角形可知：吆仇=%=b=-1-=0.2085得自=11.78”uu19.23由应四=一='°1=0.2327得四二13.10。u-v2mu-v2u19.23-242-4=13.10°-11.78°=1.32。112有一单级轴流式风机，转速n=1450rmin,在半径为25Omm处，空气沿轴向以24ms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p70空气密度P=L2kgz°哂Dn3.14×0.25×2×1450QUCZlr,、解：u=37.94(msJ6060PT=uva(ctg,-Cfg夕2)=L2X37.94X24X(0g32.32。一ag52.32°)=883.43Pa第二章思考题1.在泵与风机内有哪几种机械能损失？试分析根失的原因以及如何减小这些损失。答：(1)机械损失：主要包括轴端密封与轴承的摩擦损失及叶轮前后盖板外外表与流体之间的圆盘摩擦损失两局部。轴端密封和轴承的摩擦损失与轴端密封和轴承的结构形式以及输送流体的密度有关。这项损失的功率尸约为轴功率的1%5%,大中型泵多采用机械密封、浮动密封等结构，轴端密封的摩擦损失就更小。圆盘摩擦损失是因为叶轮在壳体内的流体中旋转，叶轮两侧的流体，由于受离心力的作用，形成回流运动，此时流体和旋转的叶轮发生摩擦而产生能量损失。这项损失的功率约为轴功率的2%10%,是机械损失的主要局部。提高转速，叶轮外径可以相应减小，那么圆盘摩擦损失增加较小，甚至不增加，从而可提高叶轮机械效率。(2)容积损失：泵与风机由于转动部件与静止部件之间存在间隙，当叶轮转动时，在间隙两侧产生压力差，因而时局部由叶轮获得能量的流体从高压侧通过间隙向低压侧泄露，这种损失称容积损失或泄露损失。容积损失主要发生在叶轮人口与外壳密封环之间及平衡装置与外壳之间。如何减小：为了减少进口的容积损失，一般在进口都装有密封环(承磨环或口环)，在间隙两侧压差相同的情况下，如间隙宽度b减小，间隙长度/增加，或弯曲次数较多，那么密封效果较好,容积损失也较小。(3)流动损失：流动损失发生在吸入室、叶轮流道、导叶与壳体中。流体和各局部流道壁面摩擦会产生摩擦战失；流道断面变化、转弯等会使边界层别离、产生二次流而引起扩散损失；由于工况改变,流量偏离设计流量时，入口流动角与叶片安装角不一致，会引起冲击损失。如何减小：减小流量可减小摩擦及扩散损失，当流体相对速度沿叶片切线流入，那么没有冲击损失,总之，流动损失最小的点在设计流量的左边。2 .为什么圆盘摩擦损失属于机械扳失？答：因为叶轮在壳体内的流体中旋转，叶轮两侧的流体，由于受离心力的作用，形成回流运动，此时流体和旋转的叶轮发生摩擦而产生能量损失。由于这种损失直接损失了泵与风机的轴功率，因此归属于机械损失。3 .功率分为哪几种？它们之间有什么关系？答：常用功率分为原动机功率8、轴功率尸和有效功率巴PPgMP二小PRPeFP4 .离心式叶轮的理论外,厂“%曲线及外,厂Pj曲线为直线形式，而实验所得的外”及纵-P关系为曲线形式，原因何在？进行修正。答：对于有限叶片的叶轮，由于轴向涡流的影响使其产生的扬程降低，该叶轮的扬程可用环流系数环流系数K恒小于1,且根本与流量无关。因此，有限叶片叶轮的4y.曲线，也是一条向下倾斜的直线，且位于无限多叶片所对应的翁.丁一”78曲线下方。如图中b线所示。考虑实际流体粘性的影响，还要在qv,7-H曲线上减去因摩擦、扩散和冲击而损失的扬程。因为摩擦及扩散损失随流量的平方增加，在减去各流量下因摩擦及扩散而损失的扬程后即得图中的c线。冲击损失在设计工况下为零，在偏离设计工况时那么按抛物线增加，在对应流量下再从C曲线上减去因冲击而损失的扬程后即得d线。除此之外，还需考虑容积损失对性能曲线的影响。因此，还需在d线的各点减去相应的泄漏量夕，即得到流量与扬程的实际qy-H性能曲线，如图中e线所示。对风机的qv-H曲线分析与泵的qv-H曲线分析相同。5 .为什么前弯式叶片的风机容易超载？在对前弯式叶片风机选择原动机时应注意什么问题？答：前号式叶轮随流量的增加，功率急剧上升，原动机容易超载。所以，对前弯式叶轮的风机在选择原动机时，容量富裕系数K值应取得大些。6 .离心式和轴流式泵与风机在启动方式上有何不同？答：离心式泵与风机，在空载时，所需轴功率(空载功率)最小，-般为设计轴功率的30%左右。在这种状态下启动，可防止启动电流过大，原动机过载。所以离心式泵与风机要在阀门全关的状态下启动。轴流式泵与风机，功率P在空转状态(qv=0)时最大，随流量增加而减小，为防止原动机过载，对轴流式泵与风机要在阀门全开状态下启动。7 .轴流式泵与风机空载运行时，功率为什么不为零？答：由于存在机械损失和二次回流损失。8 .轴流式泵与风机的性能曲线有何特点？其外-”及外-P曲线为什么出现拐点？答：轴流式泵与风机的名,一"（%）性能曲线具有如下特点：当在设计工况时，对应曲线上的d点，此时沿叶片各截面的流线分布均匀，效率最高。当翼型的空气动力特性可知，冲角增大时，翼型的升力系%，4½时来流速度的流动角回力减小，冲角增大。由数也增加，因而扬程（全压）上升；当流量到达4松时冲角已增加到使翼型上产生附面层别离，出现失速现象，因而升力系数降低，扬程（全压）也随之下降，当流量减小到外。时，扬程（全压）最低；当外外。时，沿叶片各截面扬程（全压）不相等，出现二次回流，此时，由叶轮流出的流体一局部重新返回叶轮，再次获得能量，从而扬程又开始升高，直到%=O时，扬程（全压）到达最大值。由于二次回流伴有较大的能量损失，因此，效率也随之下降。9 .热力学法测效率是基于什么原理？有什么特点？答：原理：对于高温高压泵，由于不能忽略流体受到压缩而导致密度和比热的变化，因此热力学原理奠定了热力学测试方法的根底。泵叶轮旋转对流体做功，除了使流体获得有用功率之外，尚有各种损失转化为热能，使水温升高；同时流体从泵进口到出口的等端压缩过程，也会使水温升高。形成泵进出口的温差，因此只需测出泵进、出口的温度和压力，即可求得泵效率。特点：热力学法测效率，扬程越高，温差越大，其相对测量误差越小，测量精度很高，因而适用于100m以上的高扬程泵。并可在现场运行条件下进行测试，同时，不必测出水泵的流量，即可求得泵效率。第二章21有一叶轮外径为46Omm的离心式风机，在转速为1450rmin时，其流量为5.1加入，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pp7oc=O.85,p=1.2kgm3oAsJ兀Dm×0.46×1450_._,、解：M2=-=34.9Im/sJ26060Y叶轮出口处的相对速度为半径方向A=90oV2um=U2pTg-pU2½w0>=L2X34.9X34.9=1462.14(Pa)p=0.85p%=0.851462.1=1242.82(Pa)q、P10005.1×1242.81000=6.34 (kW)22有一单级轴流式水泵，转速为375rmin,入口直径为980mm,水以匕=4.01m/s的速度沿轴向流入叶轮，以岭=4.48ms的速度由叶轮流出，总扬程为H=3.7m,求该水泵的流动效率%。sDn-×980×103×375r、解：u=19.23Im/sJ6060Y水沿轴向流入V1m=0Vi=Via=V2a=4.0msv2tt=c=v;-Vt=4.482-4.012=1.998(ms)%一化"-九)二震x(l¥8-0)=3.9mg9.8HQ77,=0.949=94.9%,HT3.92-3有一离心式水泵，转速为480rmin,总扬程为136m时，流量%=5.7加序轴功率为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,p=OOOkg/"/。=0.77AS_B_0g%*_IoooXgX5.7x136P1000P1000×9860 _ 077 vm 0.92×0.92=0.91=91%2-4用一台水泵从吸水池液面向50m高的水池输送%=0.3加/s的常温清水(t=20oC,p-1OOOkg/m,设水管的内径为d=300mm,管道长度L=z300m,管道阻力系数4=0.028,求泵所需的有效功率。22解：根据伯努利方程z1+-+-÷=z2+-÷-÷Pg2gg2g由题知：z1-z2=50；pi=p2=0；v1=v2civTt ,2 冗八c， d- - ×0.3- 44=4.246 (ms)=25.76 m£=/Jo.028>三x坐:d2g0.32×9.8代入方程得H=75.76(m)P_PgqvHJO（X）X9.8X0.3X75.76二？7（kW）e10001000一25设一台水泵流量=25Ls,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100Omm和750mm,电动机功率表读数为12.5kW,电动机效率=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）O解：由题知：心,二323730Pa,Piv=39240Pa,九二4二一3924OPaz2-z1=0.8m,J1=1OOOmm=1m,J2=750mm=0.75m=12.5kW,%=0.95,lm=0.98v =虹=,成I?4x251000 ×3.14×12=0.032 m/s=0.057 m/s4x25IoOOX3.14X0.7529221+h=22+得:”成明l°8+/廿+F”=37.1000pg%HOoOX9.8x25xl(f337.84:927(w)100OP=PWtmg=12.5×0.98×0.95=11.64（KWP93=q×100%=×100%=79.6%P11.6426有一送风机，其全压是1962Pa时，产生外二40加的山的风量，其全压效率为50%,试求其轴功率。解:= 2.62 (kW)PIq“)_40x1962100O7760×1000×0.527要选择一台多级锅炉给水泵，初选该泵转速n=1441rmin,叶轮外径Q=300mm,流动效率%=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P=961依/疝，要求满足扬程H=176m,流量外,二81.6h,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）？A2兀DE×0.3×1441,1解：u3=22.62Im/sJ26060由题知：v2m=0.55U1=0.55×22.62=12.44(m/s)=28.7 (m)w,v2w22.62×12.44n=g9.8HI=Hh=28.7×0.92=26.42(m)H = 176瓦26.42=6.667 (级)EPgqVH961x9.8x81.6x176y,41/Kyy100010001000×3600×0.928一台G4-73型离心式风机，在工况1(流量外=70300加7h,全压p=1441.6Pa,轴功率P=33.6kW)及工况2(流量%=37800加/h,全压p=2038.4Pa,轴功率P=254kW)下运行，问该风机在哪种工况下运行较为经济？解：工况L x =2=外PP 1000P70300x1441.61000×3600×33.6×1OO%=83.78%工况2：2= ClvPP 1000P37800x2038.41000×3600×25.4×100%=84.26%Y2T71，在工况2下运行更经济。第三章思考题1 .两台几何相似的泵与风机，在相似条件下，其性能参数如何按比例关系变化？答：流量相似定律指出：几何相似的泵与风机，在相似工况下运行时，其流量之比与几何尺寸之比的三次方成正比、与转速比的一次方成正比，与容积效率比的一次方成正比。扬程相似定律指出：几何相似的泵与风机，在相似工况下运行时，其扬程之比与几何尺寸比的平方成正比，与转速比的平方成正比，与流动效率比的一次方成正比。功率相似定律指出：几何相似的泵与风机，在相似工况下运行时，其功率之比与几何尺寸比的五次方成正比，与转速比的三次方成正比，与密度比的一次方成正比，与机械效率比的一次方成正比。2 .当一台泵的转速发生改变时，其扬程、流量、功率将如何变化？nnn答：根据比例定律可知：流量为,=%”,扬程“P=H,”(上)2功率P=&(2)3%，”凡，3 .当某台风机所输送空气的温度变化时其全压、流量、功率将如何变化？答：温度变化导致密度变化，流量与密度无关，因而流量不变。全压区=成功率型=立PmPmPmPm4 .为什么说比转数是一个相似特征数？无因次比转数较有因次有何优点？答：比转数是由相似定律推导而得，因而它是个相似准那么数。优点：有因次比转数需要进行单位换算。5 .为什么可以用比转数对泵与风机进行分类？答：比转数反映了泵与风机性能上及结构上的特点。如当转数不变，对于扬程（全压）高、流量小的泵与风机，其比转数小。反之，在流量增加，扬程（全压）减小时，比转数随之增加，此时，叶轮的外缘直径及叶轮进出口直径的比值。2/。0随之减小，而叶轮出口宽度”那么随之增加。当叶轮外径和。2/。0减小到某一数值时，为了防止引起二次回流，致使能量损失增加，为此，叶轮出口边需作成倾斜的。此时，流动形态从离心式过渡到混流式。当。2减小到极限。2/。0=1时，那么从混流式过渡到轴流式。由此可见，叶轮形式引起性能参数改变，从而导致比转数的改变。所以，可用比转数对泵与风机进行分类。6 .随比转数增加，泵与风机性能曲线的变化规律怎样？答：在低比转数时，扬程随流量的增加，下降较为缓和。当比转数增大时，扬程曲线逐渐变陡，因此轴流泵的扬程随流量减小而变得最陡。在低