1、緒論(xln)思考題在火力發電廠中有那些(nxi)主要的泵與風機？其各自的作用是什么？答：給水泵：向鍋爐連續供給具有(jyu)一定壓力和溫度的給水。循環水泵：從冷卻水源取水后向汽輪機凝汽器、冷油器、發電機的空氣冷卻器供給冷卻水。凝結水泵：抽出汽輪機凝汽器中的凝結水，經低壓加熱器將水送往除氧器。疏水泵：排送熱力系統中各處疏水。補給水泵：補充管路系統的汽水損失。灰渣泵：將鍋爐燃燒后排出的灰渣與水的混合物輸送到貯灰場。送風機：向鍋爐爐膛輸送燃料燃燒所必需的空氣量。引風機：把燃料燃燒后所生成的煙氣從鍋爐中抽出，并排入大氣。泵與風機可分為哪幾大類？發電廠主要采用哪種型式的泵與風機？為什么？答：泵按產生壓

2、力的大小分：低壓泵、中壓泵、高壓泵風機按產生全壓得大小分：通風機、鼓風機、壓氣機泵按工作原理分：葉片式：離心泵、軸流泵、斜流泵、旋渦泵 容積式：往復泵、回轉泵 其他類型：真空泵、噴射泵、水錘泵風機按工作原理分：葉片式：離心式風機、軸流式風機 容積式：往復式風機、回轉式風機 發電廠主要采用葉片式泵與風機。其中離心式泵與風機性能范圍廣、效率高、體積小、重量輕，能與高速原動機直聯，所以應用最廣泛。軸流式泵與風機與離心式相比，其流量大、壓力小。故一般用于大流量低揚程的場合。目前，大容量機組多作為循環水泵及引送風機。泵與風機有哪些主要的性能參數？銘牌上標出的是指哪個工況下的參數？答：泵與風機的主要性能參

3、數有：流量、揚程（全壓）、功率、轉速、效率和汽蝕余量。在銘牌上標出的是：額定工況下的各參數水泵的揚程和風機的全壓二者有何區別和聯系？答：單位重量液體通過泵時所獲得的能量增加值稱為揚程；單位體積的氣體通過風機時所獲得的能量增加值稱為全壓聯系：二者都反映了能量的增加值。區別：揚程是針對液體而言，以液柱高度表示能量，單位是m。全壓是針對氣體而言，以壓力的形式表示能量，單位是Pa。離心式泵與風機有哪些主要部件？各有何作用？答：離心泵葉輪：將原動機的機械能傳遞給流體，使流體獲得壓力能和動能。吸入室：以最小的阻力損失引導液體平穩的進入葉輪，并使葉輪進口處的液體流速分布均勻。壓出室：收集從葉輪流出的高速流體

4、，然后以最小的阻力損失引入壓水管或次級葉輪進口，同時還將液體的部分動能轉變(zhunbin)為壓力能。導葉：匯集前一級葉輪流出的液體(yt)，并在損失最小的條件下引入次級葉輪的進口或壓出室，同時在導葉內把部分動能轉化為壓力能。密封(mfng)裝置：密封環：防止高壓流體通過葉輪進口與泵殼之間的間隙泄露至吸入口。 軸端密封：防止高壓流體從泵內通過轉動部件與靜止部件之間的間隙泄漏到泵外。離心風機葉輪：將原動機的機械能傳遞給流體，使流體獲得壓力能和動能蝸殼：匯集從葉輪流出的氣體并引向風機的出口，同時將氣體的部分動能轉化為壓力能。集流器：以最小的阻力損失引導氣流均勻的充滿葉輪入口。進氣箱：改善氣流的進氣

5、條件，減少氣流分布不均而引起的阻力損失。軸流式泵與風機有哪些主要部件？各有何作用？答：葉輪：把原動機的機械能轉化為流體的壓力能和動能的主要部件。導葉：使通過葉輪的前后的流體具有一定的流動方向，并使其阻力損失最小。吸入室（泵）：以最小的阻力損失引導液體平穩的進入葉輪，并使葉輪進口處的液體流速分布均勻。集流器（風機）：以最小的阻力損失引導氣流均勻的充滿葉輪入口。擴壓筒：將后導葉流出氣流的動能轉化為壓力能。 軸端密封的方式有幾種？各有何特點？用在哪種場合？答：填料密封：結構簡單，工作可靠，但使用壽命短，廣泛應用于中低壓水泵上。 機械密封：使用壽命長，密封效果好，摩擦耗功小，但其結構復雜，制造精度與安

6、裝技術要求高，造價貴。適用于高溫高壓泵。 浮動環密封：相對與機械密封結構較簡單，運行可靠，密封效果好，多用于高溫高壓鍋爐給水泵上。目前火力發電廠對大容量、高參數機組的引、送風機一般都采用軸流式風機，循環水泵也越來越多采用斜流式（混流式）泵，為什么？答：軸流式泵與風機與離心式相比，其流量大、壓力小。故一般用于大容量低揚程的場合。因此，目前大容量機組的引、送風機一般都采用軸流式風機。 斜流式又稱混流式，是介于軸流式和離心式之間的一種葉片泵，斜流泵部分利用了離心力，部分利用了升力，在兩種力的共同作用下，輸送流體，并提高其壓力，流體軸向進入葉輪后，沿圓錐面方向流出。可作為大容量機組的循環水泵。試簡述活

7、塞泵、齒輪泵及真空泵、噴射泵的作用原理？答：活塞泵：利用工作容積(rngj)周期性的改變來輸送液體，并提高其壓力。齒輪泵：利用一對或幾個特殊形狀的回轉(huzhun)體如齒輪、螺桿或其他(qt)形狀的轉子。在殼體內作旋轉運動來輸送流體并提高其壓力。噴射泵：利用高速射流的抽吸作用來輸送流體。真空泵：利用葉輪旋轉產生的真空來輸送流體。第一章思考題試簡述離心式與軸流式泵與風機的工作原理。答：離心式：葉輪高速旋轉時產生的離心力使流體獲得能量，即流體通過葉輪后，壓能和動能都得到提高，從而能夠被輸送到高處或遠處。流體沿軸向流入葉輪并沿徑向流出。 軸流式：利用旋轉葉輪、葉片對流體作用的升力來輸送流體，并提高

8、其壓力。流體沿軸向流入葉輪并沿軸向流出。流體在旋轉的葉輪內是如何運動的？各用什么速度表示？其速度矢量可組成怎樣的圖形？答：當葉輪旋轉時，葉輪中某一流體質點將隨葉輪一起做旋轉運動。同時該質點在離心力的作用下，又沿葉輪流道向外緣流出。因此，流體在葉輪中的運動是一種復合運動。 葉輪帶動流體的旋轉運動，稱牽連運動，其速度用圓周速度u表示； 流體相對于葉輪的運動稱相對運動，其速度用相對速度w表示； 流體相對于靜止機殼的運動稱絕對運動，其速度用絕對速度v表示。 以上三個速度矢量組成的矢量圖，稱為速度三角形。當流量大于或小于設計流量時，葉輪進、出口速度三角形怎樣變化？答：進口速度三角形的變化： 當流量小于設

9、計流量時：軸面速度，90，。（如圖a） 當流量大于設計流量時：軸面速度，90，。（如圖b） 出口速度三角形 小于設計(shj)流量 大于設計(shj)流量離心式泵與風機當實際流量在有限葉片葉輪中流動時，對揚程（全壓）有何影響？如何(rh)修正？答：在有限葉片葉輪流道中，由于流體慣性出現了軸向渦流，使葉輪出口處流體的相對速度產生滑移，導致揚程(yngchng)(全壓)下降。 一般采用環流系數k或滑移系數來修正。為了提高流體從葉輪獲得的能量，一般有哪幾種方法？最常采用哪種方法？為什么？答：1）徑向進入，即；2）提高轉速；3）加大葉輪外徑；4）增大葉片出口安裝角。提高轉速最有利，因為加大葉輪外徑將使

10、損失增加，降低泵的效率；提高轉速則受汽蝕的限制，對風機則受噪聲的限制。增大葉片出口安裝角將使動能頭顯著增加，降低泵與風機的效率。比較之下，用提高轉速來提高理論能頭，仍是當前普遍采用的主要方法。泵與風機的能量方程式有哪幾種形式？并分析影響理論揚程（全壓）的因素有哪些？答：泵： =風機： 因素：轉速；葉輪外徑；密度（影響全壓）、葉片出口安裝角；進口絕對速度角。離心式泵與風機有哪幾種葉片形式？各對性能有何影響？為什么離心泵均采用后彎式葉片？答：后彎式、徑向式、前彎式后彎式：90時，cot為正值，越小，cot越大，則越小。即隨不斷減小，亦不斷下降。當減小到等于最小角時，。徑向(jn xin)式：=90

11、時，cot =0，=。前彎式：90時，cot為負值(f zh)，越大，cot越小，則越大即隨不斷(bdun)增大，亦不斷增大。當增加到等于最大角時，。以上分析表明，隨葉片出口安裝角的增加，流體從葉輪獲得的能量越大。因此，前彎式葉片所產生的揚程最大，徑向式葉片次之，后彎式葉片最小。當三種不同的葉片在進、出口流道面積相等，葉片進口幾何角相等時，后彎式葉片流道較長，彎曲度較小，且流體在葉輪出口絕對速度小。因此，當流體流經葉輪及轉能裝置(導葉或蝸殼)時，能量損失小，效率高，噪聲低。但后彎式葉片產生的總揚程較低，所以在產生相同的揚程(風壓)時，需要較大的葉輪外徑或較高的轉速。為了高效率的要求，離心泵均采

12、用后彎式葉片，通常為2030。 8. 軸流葉輪進、出口速度三角形如何繪制？、如何確定？有何意義？答：速度三角形一般只需已知三個條件即可畫出，一般求出圓周速度、軸向速度、圓周分速即可按比例畫出三角形。軸流式和離心式泵與風機速度三角形相比，具有以下特點：一是流面進、出口處的圓周速度相同；二是流面進、出口的軸向速度也相同，即 =；=因此，為研究方便起見，可以把葉柵進、出口速度三角形繪在一起。如圖所示。 是葉柵前后相對速度和的幾何平均值，其大小和方向由葉柵進、出口速度三角形的幾何關系來確定。= ； =意義：由于流體對孤立翼型的繞流，并不影響來流速度的大小和方向，而對葉柵翼型的繞流，則將影響來流速度的大

13、小和方向，所以在繞流葉柵的流動(lidng)中，取葉柵的前后相對速度和的幾何(j h)平均值作為無限(wxin)遠處的來流速度。9. 軸流式泵與風機與離心式相比較，有何性能特點？使用于何種場合？答:軸流式泵與風機的性能特點是流量大，揚程低，比轉數大，流體沿軸向流入、流出葉輪。 目前國內外大型電站普遍采用軸流式風機作為鍋爐的送引風機、軸流式水泵作為循環水泵。10. 軸流式泵與風機的揚程（全壓）為什么遠低于離心式？答：因為軸流式泵與風機的能量方程式是：= 離心式泵與風機的能量方程式是:= 因為式中= 故流體在軸流式葉輪中獲得的總能量遠小于離心式。11. 軸流式泵與風機的翼型、葉柵的幾何尺寸、形狀對

14、流體獲得的理論揚程（全壓）有何影響？并分析提高其揚程（全壓）的方法？答：泵：風機：增加弦長；增大葉柵中翼型的升力系數；減小柵距 ；增大；增加升力角均可提高泵與風機的揚程（全壓）。泵與風機（課后習題答案）第一章1-1有一離心式水泵，其葉輪尺寸如下：=35mm, =19mm, =178mm, =381mm, =18，=20。設流體徑向流入葉輪，如n=1450r/min，試畫出出口速度三角形，并計算理論流量和在該流量時的無限多葉片的理論揚程。解：由題知：流體徑向(jn xin)流入葉輪 =90 則：= = =13.51 （m/s）=13.5118=4.39 （m/s）=0.1784.390.035=

15、0.086 （/s）=3.78 （m/s）=28.91 （m/s）=-ctg=28.91-3.78ctg20=18.52 （m/s）=54.63 （m）1-2有一離心式水泵，其葉輪(yln)外徑=220mm,轉速n=2980r/min，葉片(ypin)出口安裝角=45，出口處的軸面速度=3.6m/s。設流體徑向流入葉輪，試按比例畫出出口速度三角形，并計算無限多葉片葉輪的理論揚程，又若環流系數K=0.8，流動效率=0.9時，泵的實際揚程H是多少？解：=34.3 （m/s）=3.6 m/s =45=5.09 （m/s） 畫出出口速度三角形=-ctg=34.31-3.6ctg45=30.71 （m/

16、s）=90=107.5 (m)實際揚程H=K=K=0.80.9107.5=77.41 (m)1-3有一離心式水泵，葉輪(yln)外徑=360mm，出口(ch ku)過流斷面面積=0.023，葉片(ypin)出口安裝角=30，流體徑向流入葉輪，求轉速n=1480r/min，流量=86.8L/s時的理論揚程。設環流系數K=0.82。解：流體徑向流入葉輪 =90=27.88 （m/s） =3.64 （m/s）=27.883.64=21.58 （m/s）=61.39 （m）=0.8261.39=50.34 （m）1-4有一葉輪外徑為300mm的離心式風機，當轉速為2890r/min時。無限多葉片葉輪的

17、理論全壓是多少？設葉輪入口氣體沿徑向流入，葉輪出口的相對速度，設為半徑方向。空氣密度=1.2kg/。解：氣體沿徑向流入=90又葉輪出口相對速度沿半徑方向=90=46.79（m/s） 由圖知=46.79m/s=1.246.7946.79=2626.7（Pa）1-5有一離心式風機，轉速n=1500r/min，葉輪外徑=600mm，內徑=480mm，葉片進、出口處空氣的相對速度為=25m/s及=22m/s，它們與相應的圓周速度的夾角分別為=60，=120，空氣密度=1.2kg/。繪制進口及出口速度三角形，并求無限多葉片葉輪所產生的理論全壓。解：= =37.68（m/s） =47.1（m/s） =25

18、=21.65（m/s） =22=19.05（m/s） 知、可得速度(sd)三角形（m/s）=-=47.1-22=58.1（m/s）(Pa)1-6有一離心式水泵，在轉速(zhun s)n=1480r/min時，流量=89L/s，揚程H=23m，水以徑向(jn xin)流入葉輪，葉輪內的軸面速度=3.6m/s。內、外徑比/=0.5，葉輪出口寬度=0.12，若不計葉輪內的損失和葉片厚度的影響，并設葉輪進口葉片的寬度=200mm，求葉輪外徑、出口寬度及葉片進、出口安裝角和。解：由=得=0.039(m)=39mm由/=0.5得 =2=2390=78(mm) =0.12=9.36mm= =3.02（m/s

19、）tg=1.192 得=50=6.04（m/s）=38.8（m/s）由=23 得=37.31（m/s）（數據有問題(wnt)，離心泵出口安裝角應是銳角，即后彎式葉片）1-7 有一離心式風機，葉輪(yln)外徑=600mm，葉輪出口(ch ku)寬度=150mm，葉片出口安裝角=30，轉速n=1450r/min。設空氣在葉輪進口處無預旋，空氣密度=1.2kg/，試求：（1）當理論流量=10000/h時，葉輪出口的相對速度和絕對速度； （2）葉片無限多時的理論全壓；（3）葉片無限多時的反作用度；（4）環流系數K和有限葉片理論全壓（設葉片數z=12）解：（1）=45.53（m/s）由=得=9.83（

20、m/s）=19.66（m/s）=30.15（m/s）（2）=45.53m/s =9.83m/s =ctg=45.53-9.83ctg30=28.5（m/s）=1.245.5328.5=1557.3（Pa）（3）=1=1=0.687由風機(fn j)的斯托道拉公式： =0.79=0.791557.3=1230.3（Pa）1-8有一軸流式風機，在葉輪(yln)半徑380mm處。空氣以=33.5m/s的速度沿軸向流入葉輪(yln)，當轉速n=1450r/min時，其全壓=692.8Pa，空氣密度=1.2kg/，求該半徑處的平均相對速度的大小和方向。解：=（m/s） =33.5（m/s）=（m/s）

21、由題知軸向進入，所以。(m/s)m/s1-9有一單級軸流式水泵，轉速n=580r/min，在葉輪直徑700mm處，水以=5.8m/s的速度沿軸向流入葉輪，又以圓周分速=2.3m/s從葉輪流出，試求為多少？設=1。解：=（m/s） （m/s）由題知軸向進入，所以。(m/s)1-10有一后置(hu zh)導葉型軸流式風機，在外徑=0.47m處，空氣(kngq)從軸向流入，=30m/s，在轉速(zhun s)n=2000r/min時，圓周分速=5.9m/s，求。設=1。解：=（m/s） （m/s）由題知軸向進入，所以。(m/s)1-11有一單級軸流式水泵，轉速為375r/min，在直徑為980mm處

22、，水以速度=4.01m/s軸向流入葉輪，在出口以=4.48m/s的速度流出。試求葉輪進出口相對速度的角度變化值（）。解： =19.23（m/s） 水軸向流入 =0 =（m/s） 由速度三角形可知：= =0.2085 得= 由= 得= =1.321-12有一單級軸流式風機，轉速n=1450r/min，在半徑為250mm處，空氣沿軸向以24m/s的速度流入葉輪，并在葉輪入口(r ku)和出口相對速度之間偏轉20，求此時(c sh)的理論全壓。空氣密度=1.2kg/。解：=（m/s） Pa第二章思考題在泵與風機內有哪幾種機械能損失？試分析損失的原因以及(yj)如何減小這些損失。答：（1）機械損失：主

23、要包括軸端密封與軸承的摩擦損失及葉輪前后蓋板外表面與流體之間的圓盤摩擦損失兩部分。軸端密封和軸承的摩擦損失與軸端密封和軸承的結構形式以及輸送流體的密度有關。這項損失的功率約為軸功率的15，大中型泵多采用機械密封、浮動密封等結構，軸端密封的摩擦損失就更小。圓盤摩擦損失是因為葉輪在殼體內的流體中旋轉，葉輪兩側的流體，由于受離心力的作用，形成回流運動，此時流體和旋轉的葉輪發生摩擦而產生能量損失。這項損失的功率約為軸功率的2-10，是機械損失的主要部分。提高轉速，葉輪外徑可以相應減小，則圓盤摩擦損失增加較小，甚至不增加，從而可提高葉輪機械效率。（2）容積損失：泵與風機由于轉動部件與靜止部件之間存在間隙

24、，當葉輪轉動時，在間隙兩側產生壓力差，因而時部分由葉輪獲得能量的流體從高壓側通過間隙向低壓側泄露，這種損失稱容積損失或泄露損失。容積損失主要發生在葉輪人口與外殼密封環之間及平衡裝置與外殼之間。如何減小：為了減少進口的容積損失，一般在進口都裝有密封環(承磨環或口環)，在間隙兩側壓差相同的情況下，如間隙寬度減小，間隙長度增加，或彎曲次數較多，則密封效果較好，容積損失也較小。（3）流動損失：流動損失發生在吸入室、葉輪流道、導葉與殼體中。流體和各部分流道壁面摩擦會產生摩擦損失；流道斷面變化、轉彎等會使邊界層分離、產生二次流而引起擴散損失；由于工況改變，流量偏離設計流量時，入口流動角與葉片安裝角不一致，

25、會引起沖擊損失。如何減小：減小流量可減小摩擦及擴散損失，當流體相對速度沿葉片切線流入，則沒有沖擊損失，總之，流動損失最小的點在設計流量的左邊。為什么圓盤摩擦損失屬于機械損失？答：因為葉輪在殼體內的流體中旋轉，葉輪兩側的流體，由于受離心力的作用，形成回流運動，此時流體和旋轉的葉輪發生(fshng)摩擦而產生能量損失。由于這種損失直接損失了泵與風機的軸功率，因此歸屬于機械損失。功率(gngl)分為哪幾種？它們之間有什么關系？答：常用(chn yn)功率分為原動機功率、軸功率和有效功率=4.離心式葉輪的理論-曲線及-曲線為直線形式，而實驗所得的-及-關系為曲線形式，原因何在？答：對于有限葉片的葉輪，

26、由于軸向渦流的影響使其產生的揚程降低，該葉輪的揚程可用環流系數進行修正。環流系數K恒小于1，且基本與流量無關。因此，有限葉片葉輪的曲線，也是一條向下傾斜的直線，且位于無限多葉片所對應的曲線下方。如圖中b線所示。考慮實際流體粘性的影響，還要在曲線上減去因摩擦、擴散和沖擊而損失的揚程。因為摩擦及擴散損失隨流量的平方增加，在減去各流量下因摩擦及擴散而損失的揚程后即得圖中的c線。沖擊損失在設計工況下為零，在偏離設計工況時則按拋物線增加，在對應流量下再從c曲線上減去因沖擊而損失的揚程后即得d線。除此之外，還需考慮容積損失對性能曲線的影響。因此，還需在d線的各點減去相應的泄漏量q，即得到流量與揚程的實際性

27、能曲線，如圖中e線所示。對風機的曲線分析與泵的曲線分析相同。5為什么前彎式葉片的風機容易超載？在對前彎式葉片風機選擇原動機時應注意什么問題？答：前彎式葉輪(yln)隨流量的增加，功率急劇上升，原動機容易超載。所以，對前彎式葉輪的風機在選擇原動機時，容量富裕系數K值應取得大些。6離心式和軸流式泵與風機在啟動(qdng)方式上有何不同？答：離心式泵與風機，在空載時，所需軸功率（空載功率）最小，一般為設計軸功率的30%左右。在這種狀態(zhungti)下啟動，可避免啟動電流過大，原動機過載。所以離心式泵與風機要在閥門全關的狀態下啟動。軸流式泵與風機，功率P在空轉狀態（=0）時最大，隨流量增加而減小，

28、為避免原動機過載，對軸流式泵與風機要在閥門全開狀態下啟動。7軸流式泵與風機空載運行時，功率為什么不為零？答：由于存在機械損失和二次回流損失。8軸流式泵與風機的性能曲線有何特點？其-及-曲線為什么出現拐點？答：軸流式泵與風機的 ()性能曲線具有如下特點：當在設計工況時，對應曲線上的d點，此時沿葉片各截面的流線分布均勻，效率最高。當時來流速度的流動角減小，沖角增大。由翼型的空氣動力特性可知，沖角增大時，翼型的升力系數也增加，因而揚程(全壓)上升；當流量達到時沖角已增加到使翼型上產生附面層分離，出現失速現象，因而升力系數降低，揚程(全壓)也隨之下降，當流量減小到時，揚程(全壓)最低；當時，沿葉片各截

29、面揚程(全壓)不相等，出現二次回流，此時，由葉輪流出的流體一部分重新返回葉輪，再次獲得能量，從而揚程又開始升高，直到=0時，揚程(全壓)達到最大值。由于二次回流伴有較大的能量損失，因此，效率也隨之下降。9熱力學法測效率是基于什么原理？有什么特點？答：原理：對于高溫高壓泵，由于不能忽略流體受到壓縮而導致密度和比熱的變化，因此熱力學原理奠定了熱力學測試方法的基礎。泵葉輪旋轉對流體做功，除了使流體獲得有用功率之外，尚有各種損失轉化為熱能，使水溫升高；同時流體從泵進口到出口的等熵壓縮過程，也會使水溫升高。形成泵進出口的溫差，因此只需測出泵進、出口的溫度和壓力，即可求得泵效率。特點：熱力學法測效率，揚程

30、越高，溫差越大，其相對測量誤差越小，測量精度很高，因而適用于100m以上的高揚程泵。并可在現場運行條件下進行測試(csh)，同時，不必測出水泵的流量，即可求得泵效率。第二章2-1有一葉輪外徑為460mm的離心式風機(fn j)，在轉速為1450r/min時，其流量為5.1/s，試求風機(fn j)的全壓與有效功率。設空氣徑向流入葉輪，在葉輪出口處的相對速度方向為半徑方向，設其/=0.85，=1.2kg/。解：=34.9（m/s）葉輪出口處的相對速度為半徑方向=90=1.234.934.9=1462.14（Pa）=0.85=0.851462.1=1242.82（Pa）=6.34（kW）2-2有一

31、單級軸流式水泵，轉速為375r/min，入口直徑為980mm，水以=4.01m/s的速度沿軸向流入葉輪，以=4.48m/s的速度由葉輪流出，總揚程為H=3.7m，求該水泵的流動效率。解：=19.23（m/s） 水沿軸向流入 =4.01m/s =1.998(m/s) =m =0.949=94.9%2-3有一離心式水泵，轉速為480r/min，總揚程(yngchng)為136m時，流量=5.7/s，軸功率為=9860KW，其容積效率與機械效率(jxi xiol)均為92%，求流動效率。設輸入的水溫度及密度為：t=20，=1000kg/。解：=0.77又=0.91=91%2-4用一臺水泵(shubn

32、g)從吸水池液面向50m高的水池輸送=0.3/s的常溫清水（t=20，=1000kg/），設水管的內徑為=300mm，管道長度=300m，管道阻力系數=0.028，求泵所需的有效功率。解：根據伯努利方程 +=+由題知：=50； =0； = =4.246（m/s） =m 代入方程得=75.76(m) =（kW）2-5設一臺水泵流量=25/s，出口壓力表讀數為323730Pa，入口真空表讀數為39240Pa，兩表位差為0.8m，（壓力表高，真空表低），吸水管和排水管直徑為1000mm和750mm，電動機功率表讀數為12.5kW，電動機效率=0.95，求軸功率、有效功率、泵的總功率（泵與電動機用聯軸

33、器直接連接）。解：由題知：=323730Pa，=39240Pa，=39240Pa =0.8m，=1000mm=1m ，=750mm=0.75m =12.5kW， =0.95， =0.98m/s m/s+=+ 得：=+=0.8+=37.84m=9.27（）=12.50.980.95=11.64（）=100%=100%=79.6%2-6有一送風機，其全壓是1962Pa時，產生(chnshng)=40/min的風量(fngling)，其全壓效率為50%，試求其軸功率。解：=（kW）2-7要選擇一臺多級鍋爐給水泵，初選該泵轉速(zhun s)n=1441r/min，葉輪外徑300mm，流動效率=0.9

34、2，流體出口絕對速度的圓周分速為出口圓周速度的55%，泵的總效率為90%，輸送流體密度=961，要求滿足揚程=176m，流量=81.6/h，試確定該泵所需要的級數和軸功率各為多少（設流體徑向流入，并不考慮軸向渦流的影響）?解：=22.62（m/s） 由題知：=0.55=0.5522.62=12.44（m/s） =28.7（m） (m) (級)kW2-8一臺G4-73型離心式風機(fn j)，在工況1（流量=70300/h，全壓=1441.6Pa，軸功率=33.6k）及工況2（流量(liling)=37800/h，全壓=2038.4Pa，軸功率=25.4k）下運行，問該風機(fn j)在哪種工況

35、下運行較為經濟？解：工況1：= 100%=83.78% 工況2：=100%=84.26% 在工況2下運行更經濟。第三章思考題兩臺幾何相似的泵與風機，在相似條件下，其性能參數如何按比例關系變化？答：流量相似定律指出：幾何相似的泵與風機，在相似工況下運行時，其流量之比與幾何尺寸之比的三次方成正比、與轉速比的一次方成正比，與容積效率比的一次方成正比。揚程相似定律指出：幾何相似的泵與風機，在相似工況下運行時，其揚程之比與幾何尺寸比的平方成正比，與轉速比的平方成正比，與流動效率比的一次方成正比。功率相似定律指出：幾何相似的泵與風機，在相似工況下運行時，其功率之比與幾何尺寸比的五次方成正比，與轉速比的三次

36、方成正比，與密度比的一次方成正比，與機械效率比的一次方成正比。當一臺泵的轉速發生改變時，其揚程、流量、功率將如何變化？答：根據比例定律可知：流量 揚程 功率當某臺風機所輸送空氣的溫度變化時其全壓、流量、功率將如何變化？答：溫度變化導致密度變化，流量與密度無關，因而流量不變。全壓 功率(gngl) 為什么說比轉數是一個相似(xin s)特征數？無因次比轉數較有因次有何優點？答：比轉數是由相似定律推導而得，因而(yn r)它是一個相似準則數。優點：有因次比轉數需要進行單位換算。 為什么可以用比轉數對泵與風機進行分類？答：比轉數反映了泵與風機性能上及結構上的特點。如當轉數不變，對于揚程(全壓)高、流

37、量小的泵與風機，其比轉數小。反之，在流量增加，揚程(全壓)減小時，比轉數隨之增加，此時，葉輪的外緣直徑及葉輪進出口直徑的比值隨之減小，而葉輪出口寬度則隨之增加。當葉輪外徑和減小到某一數值時，為了避免引起二次回流，致使能量損失增加，為此，葉輪出口邊需作成傾斜的。此時，流動形態從離心式過渡到混流式。當減小到極限=1時，則從混流式過渡到軸流式。由此可見，葉輪形式引起性能參數改變，從而導致比轉數的改變。所以，可用比轉數對泵與風機進行分類。6隨比轉數增加，泵與風機性能曲線的變化規律怎樣？答：在低比轉數時，揚程隨流量的增加，下降較為緩和。當比轉數增大時，揚程曲線逐漸變陡，因此軸流泵的揚程隨流量減小而變得最

38、陡。在低比轉數時(，產生壓力差。此壓力差積分后就是作用在葉輪上的推力，以符號表示。另外，液體(yt)在進入葉輪后流動方向由軸向轉為徑向，由于流動方向的改變，產生了動量，導致流體對葉輪產生一個反沖力。反沖力的方向(fngxing)與軸向力的方向相反(xingfn)。在泵正常工作時，反沖力與軸向力相比數值很小，可以忽略不計。但在啟動時，由于泵的正常壓力還未建立，所以反沖力的作用較為明顯。啟動時臥式泵轉子后竄或立式泵轉子上竄就是這個原因。對于立式水泵，轉子的重量是軸向的，也是軸向力的一部分，用表示，方向指向葉輪入口。總的軸向力F為 在這三部分軸向力中，是主要的。 如何平衡：（1）采用雙吸葉輪或對稱排

39、列的方式平衡 （2）采用平衡孔和平衡管平衡 （3）采用平衡盤平衡 （4）采用平衡鼓平衡10離心泵徑向力是如何產生的？又如何平衡的？答：采用螺旋形壓水室的水泵，在設計工況工作時，沒有徑向力。在變工況下工作時會產生徑向力。在設計流量時，壓水室內液體流動的速度和方向與液體流出葉輪的速度和方向基本上是一致的，因此從葉輪流出的液體能平順地流入壓水室，所以葉輪周圍液體的速度和壓力分布是均勻的，此時沒有徑向力。在小于設計流量時，壓水室內液體流動的速度減小，但是，液體流出葉輪時的速度卻由增加到，如左圖所示。，并且方向也改變了，結果使流出葉輪的液體撞擊壓水室中的液體，使流出葉輪的液體速度減慢，動能減小，在壓水室

40、內液體的壓力則升高。液體從壓水室的隔舌開始就受到沖擊而增加壓力。以后沿壓水室不斷受到沖擊，壓力不斷增加，因此壓水室的液體壓力在隔舌處最小，到出口擴壓管處壓力處最大。由于這種壓力分布不均勻在葉輪上產生一個集中的徑向力，其方向為自隔舌開始沿葉輪旋轉方向轉90的位置。此外，壓水室中壓力越小的地方，從葉輪(yln)中流出的液體就越多，液體對葉輪的反沖力也越大。由此可見，反沖力的大小是隔舌處最大，擴壓管處最小，而反沖力引起的徑向力是從開始向葉輪旋轉(xunzhun)的反方向轉90的方向，即指向隔舌的方向。這是引起(ynq)徑向力的次要原因。于是，作用于葉輪上的總徑向力為和的向量和，其指向如左圖所示方向。

41、當流量大于設計流量時，壓水室內的液體壓力是從隔舌開始下降到擴壓管處最小，徑向力的方向是自隔舌開始沿葉輪旋轉的反方向轉90的位置，如左圖所示。而反沖力是隔舌處最小，擴壓管處最大，由反沖力引起的徑向力的方向是從開始向葉輪旋轉的反方向旋轉90，此時作用于葉輪上總的徑向力為和的向量和，其指向如左圖所示。 如何平衡：（1）采用雙層壓水室平衡（2）采用兩個壓水室相差180度的布置方法平衡第五章5-1 水泵在n=1450r/min時的性能曲線繪于圖5-48中，問轉速為多少時水泵供給管路中的流量為Hc=10+17500qv2（qv單位以m3/s計算）？已知管路特性曲線方程Hc=10+8000qv2（qv單位以

42、m3/s計算）。【解】根據Hc=10+8000qv2取點如下表所示，繪制管路特性曲線：qv(L/s)01020304050qv(m3/s)00.010.020.030.040.05Hc（m）1010.813.217.222.830管路特性曲線與泵并聯前性能曲線交于M點（46L/s，27m）同一水泵，且輸送流體不變，則根據相似定律得：5-2 某水泵在管路上工作，管路特性曲線方程Hc=20+2000qv2（qv單位以m3/s計算），水泵性能曲線如圖5-49所示，問水泵在管路中的供水量是多少？若再并聯一臺性能相同的水泵工作時，供水量如何變化？【解】繪出泵聯后性能曲線根據Hc=20+2000qv2取點

43、如下表所示，繪制管路特性曲線：qv(L/s)0102030405060qv(m3/s)00.010.020.030.040.050.06Hc（m）2020.220.821.823.22527.2管路特性曲線與泵并聯(bnglin)前性能曲線交于C點（33L/s，32m）管路特性(txng)曲線與泵并聯后性能曲線交于M點（56L/s，25m）.5-3為了增加管路中的送風量，將No.2風機和No.1風機并聯工作，管路特性曲線(qxin)方程為p=4 qv2（qv單位以m3/s計，p以pa計），No.1 及No.2風機的性能曲線繪于圖5-50中，問管路中的風量增加了多少？【解】根據p=4 qv2取點

44、如下表所示，繪制管路特性曲線：qv(103m3/h)0510152025qv(m3/s)01.42.84.25.67p（pa）07.8431.3670.56125.44196管路特性曲線與No.2風機和No.1風機并聯工作后性能曲線交于點M（33103m3/h，700pa）于單獨使用No.1風機相比增加了33103-25103=8 m3/h5-4 某鍋爐引風機，葉輪外徑為1.6m，qv-p性能曲線繪于圖5-51中，因鍋爐提高出力，需改風機在B點（qv=1.4104m3/h，p=2452.5pa）工作，若采用加長葉片的方法達到此目的，問葉片應加長多少？【解】鍋爐引風機一般為離心式，可看作是低比轉

45、速。求切割直線：描點做切割直線qv(104m3/h)2468101214qv(m3/s)5.5611.1116.6722.2227.7833.3638.89p（pa）350.6700.61051.21401.21751.82103.72452.4切割直線與泵性能曲線交于A（11 m3/h，2000 pa）A點與B點為對應工況點，則由切割定律得則應加長1.8-1.6=0.2m5-6 8BA-18型水泵的葉輪直徑為268mm，車削后的8BA-18a型水泵的葉輪直徑為250mm，設效率不變，按切割定律計算qv、H、P。如果把8BA-18a型水泵的轉速減至1200r/min，假設效率不變，其qv、H、

46、P各為多少？8BA-18型水泵額定工況點的參數為：n=1450r/min，qv=7.9L/s，H=18m，P=16.6kW，=84%。【解】根據公式得：可知該泵為低比轉速，可用如下切割(qig)定律求出切割后的qv、H、P，其值如下：對8BA-18a型水泵只改變轉速，可根據相似(xin s)定律計算泵的qv、H、P，其值如下：5-7有兩臺性能相同的離心式水泵(shubng)（其中一臺的性能曲線繪于圖5-12上），并聯在管路上工作，管路特性曲線方程Hc=0.65qv2（qv單位以m3/s計算）。問當一臺水泵停止工作時，管路中的流量減少了多少？【解】根據Hc=0.65qv2取點如下表所示，繪制管路

47、特性曲線：qv(m3/h)010103201033010340103qv(m3/s)02.785.568.3311.12Hc（m）05.0220.0945.1080.38同時繪出兩臺性能相同的泵并聯后的性能曲線畫圖得管路特性曲線與泵并聯后性能曲線交于M點（36103 m3/h，65m）.與單獨一臺泵運行時的交于C點（28103 m3/h，40m）管路中的流量減少了36103-28103=8103 m3/h5-8 n1=950r/min時，水泵的特性曲線繪于圖5-53上，試問當水泵轉速減少到n2=750r/min時，管路中的流量減少多少？管路特性曲線方程為Hc=10+17500qv2（qv單位以m3/s計算）。【解】根據Hc=10+17500qv2取點如下表所示，繪制管路特性曲線：qv(L/s)01020304050qv(m3/s)00.010.020.030.040.05Hc（m）1011.751725.753853.75管路(un l)特性曲線與泵性能曲線交于M點（39.8L/s，37m）.同一臺泵，輸送(sh sn)相同流體有減少(jinsho)量為：39.8-31.4=8.4（L/s）5-9在轉速n1=2900r/min時，ISI25-100-135