本文格式為Word版，下載可任意編輯——水力學與水泵復習題（含答案）

水力學與水泵復習題

1、

絕對壓強、相對壓強、真空壓強的定義及它們之間的關系。

1.1以設想完全沒有大氣存在的絕對真空為零計量的壓強稱為絕對壓強p‘；

1.2以當?shù)卮髿鈮鹤鳛榱泓c計量的壓強是相對壓強p，若當?shù)卮髿鈮簭娪媒^對壓強表示為

pa，則相對壓強與絕對壓強的關系為：p=p＇-pa

當液面與大氣相連通時，根據(jù)相對壓強的定義，液面壓強可表示為：p0=0靜止液體中某點的相對壓強為：p=γh

1.3當液體中某點的絕對壓強小于當?shù)卮髿鈮簭姡擖c的相對壓強為負值，則稱該點存在真

空。負壓的絕對值稱為真空壓強：2、

pv?pa?p'把握水泵的分類？把握離心泵的工作原理及工作過程。

2.1水泵按其作用原理可分為以下三類：

(1)葉片式水泵：它對液體的壓送是靠裝有葉片的葉輪高速旋轉而完成的。屬于這一類

的有離心泵、軸流泵、混流泵。以葉片式水泵結構簡單，維修便利，在實際應用中最為廣泛。葉片式水泵中：

離心泵的特點小流量、高揚程。軸流泵的特點大流量、低揚程。

混流泵的特點界于離心泵和軸流泵之間。

(2)容積式水泵：它對液體的壓送是靠泵體工作室容積的改變來完成的。

容積式泵分為往復式和回轉式二大類

(3)其它類型水泵：這類泵是指除葉片式水泵和容積式水泵以外的特別泵。屬于這一類

螺旋泵、射流泵、水錘泵、水輪泵以及氣升泵。

2.2離心泵的工作原理

離心泵在啟動之前，應先用水灌滿泵殼和吸水管道，然后，驅動電機，使葉輪和水作高速旋轉運動，此時，水受到離心力作用被甩出葉輪，經蝸形泵殼中的流道而流入水泵的壓水管道，由壓水管道而輸入管網中去。在這同時，水泵葉輪中心處由于水被甩出而形成真空，吸水池中的水便在大氣壓力作用下，沿吸水管而源源不斷地流入葉輪吸水口，又受到高速轉動葉輪的作用，被甩出葉輪而輸入壓水管道。這樣，就形成了離心泵的連續(xù)輸水。

3、

離心泵主要零部件中的葉輪類型、軸封裝置、減漏環(huán)的作用，設置位置。

3.1葉輪

葉輪一般可分為單吸式葉輪與雙吸式葉輪兩種

葉輪按其蓋板狀況分封閉式葉輪（單吸和雙吸屬這種）、敞開式葉輪和半開式葉輪3種形式.

3.2軸封裝置：泵軸與泵殼間，有填料密封和機械密封

填料密封(壓蓋填料型填料盒)包括5部分：軸封套；填料；水封管；水封環(huán)；壓蓋填料：阻水或阻氣的密封作用，用壓蓋來壓緊，壓得太松達不到效果，壓得太緊機械磨損大，消耗功率大；一般以水封管內水能通過填料縫隙呈滴狀滲出為宜。3.3減漏環(huán)(承磨環(huán))：葉輪吸入口的外圓與泵殼內壁的接縫處

4把握離心泵的主要性能參數(shù)的意義及計算公式，水泵銘牌上各參數(shù)的意義。（1）．流量Q：

定義：水泵在單位時間內所輸送的液體數(shù)量單位：m3/h，m3/s，l/s等。與葉輪結構、尺寸和轉速有關。（2）．揚程H：

定義：單位重量液體通過水泵后所獲得的能量，又叫總揚程或總水頭。與Q、葉輪結構、尺寸和n有關。單位：m（3）．軸功率N

定義：原動機或電動機傳給水泵泵軸上的功率。單位：千瓦或馬力（4）．效率η

定義：水泵的有效功率與軸功率的比值。?

通過改變閘閥的開啟度，調理流量，使管道系統(tǒng)特性曲線發(fā)生變化，工況點向左移動。利用消耗多余的能量的方法滿足工況點的要求。優(yōu)點：調理流量，簡便易行，可連續(xù)變化

缺點：關小閥門時增大了滾動阻力，額外消耗了部分能量，經濟上不夠合理。

9離心泵調速，變徑調理中要把握：相像定律、比例律，切削律公式；根據(jù)書上例題及課堂上的練習題，把握遇到兩類問題的圖解法步驟，數(shù)解法計算過程。

（1）相像律公式9.1第一相像律

——確定兩臺在相像工況下運行水泵的流量之間的關系。QnQn3???3??v?

QmnmQ(?v)mnmm9.2其次相像律

——確定兩臺在相像工況下運行水泵的揚程之間的關系。2Hn2H2?h2n???2??2(?h)mnmHmnmHm9.3第三相像律

——確定兩臺在相像工況下運行水泵的軸功率之間的關系。

33N(?M)mN5n5n??3???3NNmnmnm(?M)m

（2）相像定律的特例——比例律

相像定律應用于以不同轉速運行的同一臺葉片泵，則可得到比例律：

QH1nN1n1n1

?(1)2??(1)3H2n2Q2n2N2n2

（一）比例律應用的圖解方法

比例律在泵站設計與運行中的應用，最常遇到的情形有二種：

1、已知水泵轉速為n1時的(Q～H)1曲線如下圖，但所需的工況點，并不在該特性曲線

上，而在坐標點A2(Q2，H2)處。求：假使需要水泵在d點工作，其轉速n2應是多少?見下圖9.1（課本45頁或課件2.8~2.9第27張）

2、已知水泵n1時的(Q～H)1曲線，試用比例律翻畫轉速為n2時的(Q～H)2曲線。求出轉速n2后，再利用比例律，可翻畫出n2時的(Q～H)曲線。

由于n1和n2均為已知值。利用迭代法，在n1的(Q～H)曲線上任意取(Q1,H1)點，利用比例律得出相應的(Q2,H2)點…，重復可得n2曲線的其它點，用光滑曲線連結可得出n2(Q～H)曲線。

（1）在(Q—H)l線上任取a、b、c、d、e、f點；（2）利用比例律求(Q—H)2上的a?、b?、c?、d?、e?、f?……作(Q—H)2曲線。同理可求(Q—N)2曲線。

（3）求(Q—η)2曲線。在利用比例律時，認為相像工況下對應點的效率是相等的，將已知圖中a、b、b、d等點

的效率點平移即可。

Qn1?Qmn2n1H?()Hmn22HHm?2?常數(shù)?K2mH?KQ2_??相像工況拋物線

圖9.1

（二）比例律應用的數(shù)解法（計算）1．第一種狀況求n2數(shù)解法步驟：

（1）首先求出n1所對應的曲線（Q～H）1的回歸方程式求出通過A2點的等效率曲線的方程式

（2）列方程組求解得出(Q~H)1曲線上與A2點效率相等的點A1（3）利用比例律推導出n2

其次種狀況畫特性曲線圖數(shù)解法步驟

1）設n2時水泵（Q~H）2曲線方程為假設在（Q~H）2上任意取兩點(Qa?,Ha?),(Qb?,Hb?),與之相像的位于n1時（Q~H）1上的兩點為(Qa,Ha),(Qb,Hb),滿足比例律。2）轉速為n1時，

H?Hb22H1?Hx'?Sx'Q1?SX?aHx＝Ha＋SxQa22Qb?Qa轉速為n2時，Ha'?Hb'2H'＝H'＋SQ'?S'?xaxaXQb'2?Qa'2換算得:

2??nSX'?SXHx'＝?2?Hx

?n1?則（Q~H）2曲線對應的回歸方程式為

2?n?2H＝?2?Hx?SxQ2?n1?

（3）切削律的應用（變徑計算）

實踐證明：在一定條件下，葉輪經過切削后，其性能參數(shù)的變化與切削前后輪徑間存在

以下關系：

Q'D'2H'D'22N'D'23??()?()

QD2HD2ND2

變徑計算：切削律的應用（課件2.8~2.9節(jié)）第一類問題：

已知葉輪的切削量，求切削前后水泵特性曲線的變化。也即；已知葉輪外徑D2的特性曲線，要求畫出切削后的葉輪外徑為D2′時的水泵特性曲線(Q′～H′)曲線、(Q′～N′)曲線及(Q′～η′)曲線。

解決這一類問題的方法歸納為“選點．計算、立點、連線〞四個步驟。1、在已知的水泵(Q～H)曲結上進行“選點〞；2、用切削律公式計算；3、“立點〞；

4、光滑曲線進行連線。

其次類問題：

根據(jù)用戶需求，要水泵在B點工作，流量為QB，揚程為HB，B點位于該泵的(Q～H)曲線的下方如下圖。，現(xiàn)使用切削方法，使水泵的新特性曲線通過B點，試問：切削后的葉輪直徑D2′是多少?需要切削百分之幾?是否超過切削限量?

對于這類問題，已知的條件是：現(xiàn)有水泵的葉輪直徑D2及(Q～H)曲線和B點的坐標(QB，HB）。

由切削律得H=KQ2“切削拋物線〞方程，又稱等效率曲線方程。求法：

1、將B點的QB、HB，代入“切削拋物線〞方程，求出KB

2、繪“切削拋物線〞曲線，與（Q～H）曲線交于A點（QA，HA），由（QA，HA）和(QB，HB）代入切削律，求得D2′

10重點把握求離心泵并聯(lián)工況點圖解法四個模型，記住求解步驟及作圖方法。數(shù)解法中要把握同型號水泵并聯(lián)、不同型號水泵并聯(lián)、調速泵與定速泵并聯(lián)工況點的求解方法。

并聯(lián)工作四種模型的求解方法

?同型號、同水位管道對稱布置的兩泵工況點的圖解法步驟：

(1)繪制單泵特性曲線（Q~H)1,2

(2)繪制兩臺水泵并聯(lián)后的總和(Q～H)l+2曲線；(3)繪制管道系統(tǒng)特性曲線，求出并聯(lián)工況點；

1

H?H?(SAO?SOG)Q12?2H?HST?hAO?hOGST4

(4)求每臺泵的工況點：通過M點作橫軸平行線，交單泵的特性曲線于N點，此N點即為并聯(lián)工作時，各單泵的工況點。

??

結論

(1)N’＞N1,2，因此，在選配電動機時，要根據(jù)單條單獨工作的功率來配套。(2)Q’＞Q1,2，2Q’＞Q1+2，即兩臺泵并聯(lián)工作時，其流量不能比單泵工作時成倍增加。

水泵并聯(lián)臺數(shù)不是越多越好，每臺泵的工況點，隨著臺數(shù)的增加向揚程高的一側移動。臺數(shù)過多，可能會使工況點移出高效段范圍。見上右圖

?不同型號兩泵在一致水位下并聯(lián)工作工況點的圖解法步驟：

(1)繪制兩臺水泵折引至B點的(Q-H)Ⅱ、(Q-H)Ⅰ曲線。(2)繪制兩臺水泵折引至B點的(Q-H)?Ⅰ＋Ⅱ曲線(3)繪制BD段管道系統(tǒng)特性曲線,求并聯(lián)工況點E

HB?H??hAB?H??SABQ?2

(4)求每臺泵的工況點

??H(Q-H)Ⅰ(Q-H)ⅡⅠ’Ⅱ’(Q-H)'Ⅰ+ⅡEQ-ΣHBD

HⅡⅡ’’Ⅰ’’QⅡΣH

并聯(lián)機組的總軸功率及總效率：

QⅠQ-ΣHABQ-ΣHBCQ

N1?2?N1?N222?1?2?11N1?N2

?同型號定速泵和調速泵并聯(lián)工作常見兩類問題的圖解法

?QH??QH

在調速運行中可能會遇到兩類問題：

(1)調速泵的轉速n1與定速泵的轉速n2均為已知，試求二臺并聯(lián)運行時的工況點。其工況點的求解可按不同型號的2臺水泵在一致水位下的并聯(lián)工作所述求得。

(2)只知道調速后兩臺泵的總供水量為QP(HP為未知值)，試求調運泵的轉速n1值(即求調速值)。步驟：

(1)繪制定速泵特性曲線(Q-H)I,II及折引至B點的特性曲線(Q-H)II?曲線。(2)繪制折引至B點的管道系統(tǒng)特性曲線(Q-∑hBD)。(3)在曲線(Q-∑hBD)找到已知流量QP的對應點P。

(4)由P點引平行線，與曲線(Q-H)II?交于點H，由H點向上引垂線，與曲線(Q-H)I,II交于點J（QII,HII)。

(5)根據(jù)公式QI=QP-QII,HI=HP+SABQI2,得到調速泵的工況點M。

(6)繪制過點M的等效率曲線H=KQ2，其中K=HI/QI2。該曲線與泵特性曲線(Q-H)I,II交與T點(QT,HT)。

(7)根據(jù)比例律QI/QT=n2/n1求調速泵的轉速n2。

數(shù)解法中要把握同型號水