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。
1、流量：单位时间内泵与风机所输送的流体的量称为流量。
2、扬程：流经泵的出口断面与进口断面单位重量流体所具有总能量之差称为泵的扬程。
3、全压：流经风机出口断面与进口断面单位体积的气体具有的总能量之差称为风机的全压
4、有效功率：有效功率表示在单位时间内流体从泵与风机中所获得的总能量。
5轴功率:原动机传递到泵与风机轴上的输入功率为轴功率
6、泵与风机总效率：泵与风机的有效功率与轴功率之比为总效率
7、绝对速度：是指运动物体相对于静止参照系的运动速度；
8、相对速度：是指运动物体相对于运动参照系的速度；
9、牵连速度：指运动参照系相对于静止参照系的速度。
10、泵与风机的性能曲线：性能曲线通常是指在一定转速下，以流量qv 作为基本变量，其他各参数（扬程或全压、功率、效率、汽蚀余量）随流量改变而变化的曲线。
11、泵与风机的工况点：在给定的流量下，均有一个与之对应的扬程H 或全压p，功率P 及效率η值，这一组参数，称为一个工况点。
12、比转速：在相似定律的基础上寻找一个包括流量、扬程、转速在内的综合相似特征量。
13、通用性能曲线：由于泵与风机的转速是可以改变的，根据不同转
速时的工况绘制出的性能和相应的等效曲线绘制在同一张图上的曲线组，称为通用性能曲线。
14、泵的汽蚀：泵内反复出现液体的汽化与凝聚过程而引起对流道金属表面的机械剥蚀与氧化腐蚀的破坏现象称为汽蚀现象，简称汽蚀。
15、吸上真空高度：液面静压与泵吸入口处的静压差。
16、有效的汽蚀余量：按照吸人装置条件所确定的汽蚀余量称为有效的汽蚀余量或称装置汽蚀余量
17、必需汽蚀余量：由泵本身的汽蚀性能所确定的汽蚀余量称为必需汽蚀余量或泵的汽蚀余量（或液体从泵吸入口至压力最低k 点的压力降。）
18、泵的工作点：将泵本身的性能曲线与管路特性曲线按同一比例绘在同一张图上，则这两条曲线相交于M 点，M 点即泵在管路中的工作点。、
１工程大气压等于98.07 千帕，等于10m水柱高，等于735.6 毫米汞柱高。
2、根据流体的流动情况，可将泵和风机分为以下三种类别：离心式泵与风机；轴流式泵与风机；混流式泵与风机。
3、风机的压头（全压）p 是指单位体积气体通过风机所获的的能量增量。
5、单位时间内泵或风机所输送的流体量称为流量。
6、泵或风机的工作点是泵与风机的性能曲线与管路的性能曲线的
交点。
7、泵的扬程H 的定义是：泵所重量流量的流体从进口至出口的能量增值。
8、安装角是指叶片进、出口处的切线与圆周速度反方向之间的交角。
9、泵和风机的全效率等于容积效率，水力效率及机械效率的乘积。
10、当泵的扬程一定时，增加叶轮转速可以相应的减少轮径。
11、离心式泵与风机的流体离开叶轮时是沿径向流出。
12、轴流式泵与风机的流体沿轴向方向流出叶轮。
13、叶片式泵与风机按叶轮数目可以分为单级和多级泵与风机。
14、叶片式泵与风机按转轴安装位置可以分为立式与卧式两种。
15、泵与风机的性能参数包括：扬程（全风压）、流量、功率、效率、转速等。
16、泵与风机的效率等于输出功率与输入功率之比。
17、离心式泵与风机的叶轮按叶片出口安装角的不同，叶轮可分为前弯、后弯、径向叶片式三种叶轮。
18、影响泵与风机效率的损失有：机械损失、容积损失、流动损失。
19、泵与风机串联工作的目的是提高流体的扬程，输送流体。
20、节流调节是通过改变阀门或档板的开度使管道特性曲线发生变化，改变泵与风机的工作点实现调节。
22、节流调节调节方便，但存在节流损失，经济性差。
23、离心泵启动前的充水目的是排出泵体内的空气，泵运行后在吸入口建立和保持一定的真空。
24、离心泵的主要部件有叶轮、轴、吸入室、导叶、压水室、密封装置、轴向推力平衡装置。
25、叶片出口安装角β2 确定了叶片的型式，有以下三种：
当β2a<90°，这种叶片的弯曲方向与叶轮的旋转方向相反，称为后弯式叶片。
当β2a=90°，叶片的出口方向为径向，称径向式叶片。
当β2a>90°，叶片的弯曲方向与叶轮的旋转方向相同，称为前弯式叶片。
26、离心式泵和大型风机中，为了增加效率和降低噪声水平，几乎都采用后向叶型。
27、为保证流体流动相似，必须具备几何相似、运动相似和动力相似三个条件，
28、泵内汽蚀对泵工作的危害是：材料的破坏、噪声和振动加剧、性能下降
29、确定泵的几伺安装高度是保证泵在设计工况下工作时不发生汽蚀的重要条件。
1、什么是几何相似、运动相似和动力相似？
答：几何相似是指流动空间几何相似，即形成此空间任意相应两线段交角相同，任意相应线段长度保持一定的比例。
运动相似是指两流动的相应流线几何相似，即相应点的流速大小成比
例，方向相同。动力相似是指要求同名力作用，相应的同
名力成比例。
2、什么是泵的扬程？
答：泵所输送的单位重量流量的流体从进口至出口的能量增值。也就是单位重量流量的流体通过泵所获得的有效能量。单位是m。3、什么是气蚀现象？产生气蚀现象的原因是什么？
答：气蚀是指浸蚀破坏材料之意，它是空气泡现象所产生的后果。原因有下：泵的安装位置高出吸液面的高差太大；
泵安装地点的大气压较低；
泵所输送的液体温度过高。
4、为什么要考虑水泵的安装高度？什么情况下，必须使泵装设在吸水池水面以下？
答：避免产生气蚀现象。吸液面压强处于气化压力之下或者吸水高度大于10米时必须使泵装设在吸水池水面以下。
5、试述离心泵与风机的工作原理
答：当叶轮随轴旋转时，叶片间的流体也随叶轮旋转而获得离心力，并使流体从叶片间的出口处甩出。被甩出的流体及入机壳，于是机壳内的流体压强增高，最后被导向出口排出。流体被甩出后，叶轮中心部分的压强降低。外界气体就能使泵与风机的的吸入口通过叶轮前盘中央的孔口吸入，源源不断地输送流体。
6、欧拉方程：有哪些特点？
答：（1）用动量矩定理推导基本能量方程时，并未分析流体在叶轮流
道中途的运动过程，于是流体所获得的理论扬程，仅与液体在
叶片进、出口的运动速度有关，而与流动过程无关；
（2）流体所获得的理论扬程，与被输送流体的种类无关。也就是说无论被输送的流体是水或是空气，乃至其它密度不同的流体；只要叶片进、出口的速度三角形相同，都可以得到相同的液柱或气柱高度（扬程）。
7、为什么离心式泵与风机多采用后向叶型？
答：动压水头成分大，流体在蜗壳及扩压器中的流速大，从而动静压转换损失必然较大。因为在其它条件相同时，尽管前向叶型的泵和风机的总的扬程较大，但能量损失也大，效率较低。因此离心式泵全采用后向叶轮。在大型风机中，为了增加效率或见得噪声水平，也几乎都采用后向叶型。
8、流体流经过泵或风机时，共包括那些损失？
答：（1）水力损失（降低实际压力）；
（2）容积损失（减少流量）；
（3）机械损失。
9、欧拉方程对流体有哪些基本假设？
答：（1）流动为恒定流
（2）流体为不可压缩流体
（3）叶轮的叶片数目为无限多，叶片厚度为无限薄
（4）流体在整个叶轮中的流动过程为一理想过程，即泵与风机工作时没有任何能量损失
10、对欧拉方程的分析，我们可以得出哪些结论？
1．推导基本能量方程时，未分析流体在叶轮流道中途的运动过程，得出流体所获得的理论扬程，仅与流体在叶片进、出口处的速度三角形有关，而与流动过程无关。
2．流体所获得的理论扬程HT ∞与被输送流体的种类无关。11、欧拉方程的物理意义？
第一项表示流体在叶轮内旋转时产生的离心力所做的功；
第二项表示由于叶道展宽，相对速度降低而获得的压能；
第三项表示动压水头增量
12、轴流式泵与风机的工作原理是？
轴流式泵与风机的工作原理是：旋转叶片的挤压推进力使流体获得能量，升高其压能和动能。
13、混流式泵与风机的特点有哪些？
流体是沿介于轴向与径向之间的圆锥面方向流出叶轮，部分利用叶型升力，部分利用离心力流量较大、压头较高，是一种介于轴流式与离心式之间的叶片式泵与风机
14、简述离心泵各部件的主要作用。
叶轮是将原动机输入的机械能传递给液体，提高液体能量的核心部件。轴是传递扭矩的主要部件。离心泵吸人管法兰至叶轮进口前的空间过流部分称为吸人室。其作用是在最小水力损失情况下，引导液体平稳地进入叶轮，并使叶轮进口处的流速尽可能均匀地分布。
液体从叶轮中流出，由螺旋线部分收集起来，而扩散管将大部分动能
转换为压能，进入过渡区，起改变流动方向的作用，再流入反导叶，消除速度环量，并把液体引向次级叶轮的进口。由此可见，导叶兼有吸入室和压出室的作用。压水室是指叶轮出口到泵出口法兰(对节段式多级泵是到后级叶轮进口前)的过流部分。其作用是收集从叶轮流出的高速液体，并将液体的大部分动能转换为压力能，然后
引入压水管。密封装置是减小叶轮与泵体之间的泄漏损失；另一方面可保护叶轮，避免与泵体摩擦。轴推力平衡装置是用以平衡离心泵运行时产生的轴向推力。
15、如图所示为离心泵的平衡盘，请说明其工作原理。
从末级出来的带有压力的液体，经过调整套径向间隙流入平衡盘前的空腔中，空腔处于高压状态。平衡盘后有平衡管与泵入口相连，其压力近似为入口压力。这样平衡盘两侧压力不相等，因而也就产生了向后的轴向推力，即平衡力。平衡力与轴向力相反，因而自动地平衡了叶轮的轴向推力。
16、通过对叶片型式的分析，对于离心式泵与风机的扬程或全压，我们可以得出哪些结论？
泵与风机的扬程或全压：前向叶片叶轮给出的能量最高，后向叶片叶轮给出的能量最低，径向叶片叶轮给出的能量居中。
17、相似理论在泵与风机中主要解决以下问题？
(1)对新设计的产品，需将原型泵与风机缩小为模型，进行模化试验以验证其性能是否达到要求。
(2)在现有效率高、结构简单、性能可靠的泵与风机资料中，选一台
合适的(比转数接近的)作为模型，按相似关系对该型进行设计。(3)由性能参数的相似关系，在改变转，速、叶轮几何尺寸及流体密度时，可进行性能参数的相似换算
18、计算或使用泵与风机的比转速时，需要注意哪些？
(1)同一台泵或风机，在不同工况下有不同的比转数，一般是用最高效率点的比转数，作为相似准则的比转数。
(2)比转数是用单级单吸入叶轮为标准，如结构型式不是单级单吸，则应按下式计算：
双吸单级泵，流量应以qv／2 代人计算
单吸多级泵，扬程应以H／i 代人计算，i为叶轮级数。
（3)多级泵第一级为双吸叶轮，则流量应以qv／2代人计算，扬程应以qv／2代人计算。计算风机比转数的原则与水泵相同。
(4)比转数是由相似定律推导而得，因而它是一个相似准则数(切不能与转速混淆)，即几何相似的泵与风机在相似工况下其比转数相等。反之，比转数相等的泵与风机不一定相似，因为对同一比转数的泵或风机，可设计成不同的型式。
19、比转速的应用有哪些？
(1)用比转数对泵与风机进行分类
(2)用比转数进行泵和风机的相似设计
20、下式时泵的允许几何安装高度与允许吸上真空高度的关系式，为提高泵的几何安装高度，需要注意哪些因素？
为了提高泵允许的几何安装高度，应该尽量减小速度水头和吸入管路
的流动损失。为了减小速度水头，在同一流量下，可以选用直径稍大的吸入管路；为了减小流动损失除了选用直径稍大的吸入管以外，吸人管段应尽可能的短，并尽量减少如弯头等增加局部损失的管路附件。
泵制造厂只能给出[Hs]值，而不能直接给出[Hg]值，为什么？
因为每台泵由于使用地区不同、水温不同，吸人管路的布置情况也各异。因此，只能由用户根据具体条件进行计算确定[Hg]。
安装地点的海拔越高，大气压力就越低，允许吸上真空高度就越小。输送水的温度越高时，所对应的汽化压力就越高，水就越容易汽化。这时，泵的允许吸上真空高度也就越小。
21、有效汽蚀余量的物理意义是什么？
物理意义：吸入口液面上的压力水头，在克服吸水管路装置中的流动损失，并把水提高到一定高度后，所剩余的超过汽化压头的能量。
22、有效汽蚀余量和必须汽蚀余量的关系是什么？
△ha 是吸人系统所提供的在泵吸人口大于饱和蒸汽压力的富余能量。△ha 越大，表示泵抗汽蚀性能越好。而必需汽蚀余量是液体从泵吸入口至k 点的压力降，△hr 越小，则表示泵抗汽蚀性能越好，可以降低对吸人系统提供的有效汽蚀余量△hr 的要求。
23、提高泵本身抗汽蚀性能的措施有哪些？
(1)降低叶轮入口部分流速
(2)采用双吸式叶轮此时单侧流量减小一半，从而使v0 减小
(3)增加叶轮前盖板转弯处的曲率半径这样可以减小局部阻力损失。
(4)叶片进口边适当加长即向吸人方向延伸，并作成扭曲。
(5)首级叶轮采用抗汽蚀性能好的材料。
24、提高吸入系统装置的有效汽蚀余量的措施有哪些？
(1)减小吸人管路的流动损失即可适当加大吸人管直径，尽量减少管路附件，如弯头、阀门等，并使吸人管长最短；
(2)合理确定两个高度即几何安装高度及倒灌高度；
(3)设置前置泵；
（4）采用诱导轮；
(5)采用双重翼叶轮；
(6)采用超汽蚀泵。
1.泵与风机的输出功率称为_____有效功率__。
2. 绝对速度和圆周速度之间的夹角称为____绝对速度角___。
3.离心式泵与风机的叶片型式有____前弯式径向式后弯式_ _三种。
4.为保证流体的流动相似，必须满足___几何相似运动相似动力相似三个条件。
5.节流调节有_____.出口端__节流调节和_入口端______节流调节两种。
1.泵与风机的效率答：泵与风机的效率等于有效功率和轴功率之比。
2.运动相似答：运动相似是指原型和模型泵与风机各对应点上的同名速度方向相同，速度之比相等，即各对应点上的速度三角
形相似。
3.排挤系数答：排挤系数是实际的有效过流断面面积与无叶片厚度
的过流断面面积之比。
4.滑移系数答：滑移系数是有限叶片情况下叶轮的理论扬程与叶片无限多情况下叶轮的理论扬程之比。
1.试对泵与风机三种不同形式叶片产生的动能大小进行分析比较。
1.答：动能在总能量所占的比例为从上式可得
1)、对于后弯式叶片β2e＜90°，ctgβ2e为正值，因此动能所占比例小于
2)对于径向式叶片β2e=90°，ctgβ2e=0,动能占总能量的一半。
3)对于前弯式叶片β2e>90°，ctgβ2e 为负值，动能所占的比例大于综上所述：后弯式叶片动能所占比例最小，径向式次之，前弯式最大。
2.什么是流动损失?它与哪些因素有关?
2.答：流体在泵与风机内流动时，由于存在流动阻力，需要消耗一部分的能量，这部分消耗的能量就称为流动损失。流动损失主要由摩擦损失、扩散损失和冲击损失等三部分组成。摩擦损失与流体的粘性、流道的形状、壁面的粗糙程度及流体的流动速度等因素有关。扩散损失与流体流动过程中的转弯及流道过流断面的变化状况有关。冲击损失则主要发生在叶片的进口处，在非设计工况下，流量发生变化导致β1≠β1e，会产生冲击损失。
3.试述轴流式泵与风机的工作原理。
3.答：轴流式泵与风机在原动机驱动下旋转，叶轮中的流体在绕流叶片时，旋转着的叶轮给绕流流体产生一个推力，该推力可以分解为两个分力，一个使流体沿圆周运动，对流体做功，增加了流体的动能和
压能，并在导叶的作用下将部分动能变为压力能；另一个力则使流体沿轴的方向运动。两个分力的合力作用形成了流体在泵与风机内的一个连续的输送过程。
4.试述常用的变速调节方式及其优缺点。
4.
答：泵与风机常用的变速调节方式为：直流电机驱动、汽轮机驱动、变速电动机驱动及恒速电动机加可以改变转速的机构(如液力联轴器)驱动。直流电动机变速简单，但是价格昂贵，且需要直流电源，只适合实验室使用，对于现场生产不合适；汽轮机驱动的优点是运行经济性高，便于调节；缺点是汽轮机造价高，设备复杂，初投资高。采用改变转速的传动机构可无级变速，但它的缺点是有一定的传动损失，且添置专门设备增加了成本。变速电动机的驱动调速效率高，调速范围大，缺点也是投资大。
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？
泵与风机试题库 （课程代码 2252） 第一部分 选择题 一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 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. 某台泵的转速由3000r/min 上升到3500r/min ，其比转速（ ） A ．增加 B ．降低 C ．不变 D ．有可能增加，也可能降低，不可能不变 4. 中、高比转速离心式泵与风机在推导车削定律时，对车削前后的参数关系作了如下假设（ ） A ．2 '22'22' 2D D b b ,b b == B ．e 2,'e 2,2 '22'2,D D b b ββ==，出口速度三角形相似 C ．,b b 2' 2=e 2,'e 2,ββ=，出口速度三角形相似 D ．叶轮在车削前后仍保持几何相似 5. 低比转速离心式泵与风机在推导车削定律时，对车削前后的参数关系作了如下假设（ ） A ．2'22'22'2 D D b b ,b b == B ．e 2,'e 2,2 ' 22'2,D D b b ββ==，出口速度三角形相似 C ．,b b 2' 2=e 2,'e 2,ββ=，出口速度三角形相似 D ．叶轮在车削前后仍保持几何相似 6. 下述哪一种蜗舌多用于高比转速、效率曲线较平坦、噪声较低的风机 ( ) A.平舌 B.短舌 C.深舌 D.尖舌 7. 某双吸风机，若进气密度ρ=1.2kg/m 3，计算该风机比转速的公式为( ) A.43 v y p q n n = B.43v y )p 2.1(2q n n =
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（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 ， 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＝4.2365kPa，密度ρ＝995.6kg/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。 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 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。 不稳定运行工况点：在受到外界影响而脱离了原来的平衡状态后，在新的条件下不能再恢复到原来平衡状态的工况点。 影响工况点的因素：H-qv 1 、n 2、βzy（动叶可调）3、流体粘性4、积灰、结焦、积垢。5、泄露。HC-qv:1、吸水池、压水池、液面高度。2、ρ3、流体的粘性4、积灰、结焦、积垢。5、泄露。 几何相似的两台泵在相似工况下，其比值n√－（Qv）/（H）3/4必然相等，因此它反映了相似泵的特征，称之为泵的比转速，用Nq表示。 泵内汽蚀现象：气泡形成、发展、溃灭、以致使过流壁面遭到破坏的全过程。危害及防止措施：1、缩短泵的使用寿命，为了延长泵的使用寿命，对泵易汽蚀的部位常采用抗汽蚀性能较好的材料。2，产生噪声和振动，机组在这种情况下应停止工作。3、影响泵的运行性能。 有效汽蚀余量NPSHa：在泵吸入口处，单位重力流体所具有的超过汽化压力能头的富裕能头。2，qv增大NPSHa降低3、越大越好。4、只与吸入管路有关，与泵结构无关。 必需汽蚀余量NPSHr：单位重力流体从泵吸入口 至叶轮内压力最底点所必需的压力降。2、越小越好。3、只与泵入口结构有关，而与吸入管路无关。4、随qv的增大而增大 轴向力产生的原因：前后盖板面积不等；轴向流入，径向流出。 平衡方法：径向止推轴承，平衡孔和管，单级泵用双吸轮。多级泵用叶轮对称排列的方式。平衡盘（？自动平衡轴向力）。平衡鼓。 平衡盘为什么采用自动平衡轴向力：作用于转子上的轴向力大于平衡盘上的平衡力则转子就会向低压侧窜动而平衡盘是固定在转轴上的，因此，使轴向间隙减小，经间隙的流动阻力增加，泄漏量减少。这将导致液体流过径向间隙的速度减小，既经间隙中流动损失减小，从而提高了平衡盘前面的压强，于是作用在盘上的平衡力也就增大。 轴端密封类型： 1）压盖填料密封，只用于低速泵。通过适当拧紧螺栓使填料和轴之间保持很小的间隙。 2）机械密封，适用于高温、高压、高转速的给水泵。 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 第一章思考题: 1． 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。 2． 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'1m v ＜1m v ，'1α＜90°，'1β＜1β。（如图a ） 当流量大于设计流量时：轴面速度'1m v ＞1m v ，'1α＞90°，'1β＞1β。（如图b ） 出口速度三角形 小于设计流量 大于设计流量 3． 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 901=α；2）提高转速n ；3）加大叶轮外径2D ；4）增大叶片出口安装角a 2β。 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；提高转速则受汽蚀 的限制，对风机则受噪声的限制。增大叶片出口安装角a 2β将使动能头显著增加，降低泵与风机的效率。比较之下，用提高转速n 来提高理论能头，仍是当前普遍采用的主要方法。 第二章思考题 4.离心式叶轮的理论,V T q -T H ∞曲线及,V T q -T p ∞曲线为直线形式，而实验所得的V q -H 及V q -p 关系为曲线形式，原因何在？ 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进行修正。 ∞=T T KH H 环流系数K 恒小于1，且基本与流量无关。因此，有 限叶片叶轮的T V q ,—T H 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T V q ,—∞T H 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H q T V -,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，在偏离设计工况时则按抛物线增加，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q ，即得到流量与扬程的 实际H q V -性能曲线，如图中e 线所示。 对风机的V q —H 曲线分析与泵的V q —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：前弯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。 第三章思考题 1． 当一台泵的转速发生改变时，其扬程、流量、功率将如何变化？ 答：根据比例定律可知：流量Vp q ＝Vm q p m n n 扬程p H ＝m H 2()p m n n 功率p P ＝m P 3()p m n n 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 名词解释 泵与风机的体积流量 泵与风机的效率. 气蚀 相似工况点 泵与风机的体积流量 必需汽蚀余量 运动相似 简答题 1.给出下列水泵型号中各符号的意义: ①60—50—250 ②14 ZLB—70 2.为什么离心式水泵要关阀启动,而轴流式水泵要开阀启动 3.用图解法如何确定两台同型号泵并联运行的工作点 试述轴流式泵与风机的工作原理。 叶片式泵与风机的损失包括哪些 试叙节流调节和变速调节的区别以及其优缺点。 计算题 1、用水泵将水提升30m高度。已知吸水池液面压力为×103Pa，压出液面的压力为吸水池液面压力的3倍。全部流动损失hw=3m，水的密度ρ=1000kg/m3，问泵的扬程应为多少m 2已知某水泵的允许安装高度〔Hg〕=6m，允许汽蚀余量〔Δh〕=，吸入管路的阻力损失hw=，输送水的温度为25℃，问吸入液面上的压力至少为多少Pa(已知水在25℃时的饱和蒸汽压力pv=，水的密度ρ=997kg/m3) 3某循环泵站中，夏季为一台离心泵工作，泵的高效段方程为H=30-250Q2，泵的叶轮直径D2=290mm，管路中阻力系数s=225s2/m5,静扬程H sT=14m，到了冬季，用水量减少了，该泵站须减少12%的供水量，为了节电，到冬季拟将另一备用叶轮切削后装上使用。问该备用叶轮应切削外径百分之几 4今有一台单级单吸离心泵，其设计参数为：转速n=1800r/min、流量qv=570m3/h、扬程H=60m，现欲设计一台与该泵相似，但流量为1680m3/h，扬程为30m的泵，求该泵的转速应为多少5已知某锅炉给水泵，叶轮级数为10级，第一级为双吸叶轮，其额定参数为：流量qv=270m3/h、扬程H=1490m、转速n=2980r/min，求该泵的比转速。 绪论 水泵定义及分类 1．主要内容：水泵的定义和分类（叶片式水泵、容积式水泵及其它类型 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：《泵与风机》试卷A：学院期末考试试题+答案
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