第四章 轴流式泵与风机
轴流泵广泛地用于热力发电厂的循环水泵，随着热力发电机组容量的不断增大，轴流风机用作锅炉送风机、引风机日益广泛，因此有必要掌握轴流式泵与风机的工作原理、特点和性能。
一、重点、难点提示
1． 重点
（1）速度三角形
（2）基本方程式
（3）性能曲线
2． 难点
（1）四种基本型式的特点
（2）轴流式泵与风机性能曲线的特点与分析
3． 考核目标
（1）能简述轴流式泵与风机的工作原理及特点。
（2）能正确画出叶轮进、出口处的速度三角形，并能对其进行正确标示。
（3）掌握轴流式泵与风机的叶轮基本方程式，并能进行分析。
（4）知道轴流式泵与风机的四种基本型式及其特点。
（5）熟记轴流式泵与风机主要性能曲线的形状特征，理解运行中应注意哪些问题，分析比较与离心式有何区别。
（6）知道热力发电厂哪些泵与风机可采用轴流式。
二、知识点精析
1．轴流式泵与风机的工作原理
（1）工作原理
轴流式泵与风机的工作原理可简述为：原动机带动叶轮旋转，流体在旋转叶轮中叶片的推动作用下产生流动并获得能量，流体是轴向流入叶轮，轴向流出叶轮。
（2）轴流式泵与风机的特点
轴流式泵与风机与其它类型的相比，具有以下特点：
1）流量大、扬程（或全压）低；
2）结构简单、体积小、重量轻；
3）其动叶片可以设计成可调式的，这样，轴流式泵与风机在很大的流量范围内能保持较高的效率；
4）轴流式风机的耐磨性较差，噪音较高；
5）立式轴流泵电动机位置较高，没有被水淹没的危险，这样其叶轮可以布置得更低，淹没到水中，启动时可无需灌水或抽真空吸水。
（3）流体在叶轮内的流动—速度三角形
流体在轴流式叶轮内的流动是一个复杂的三维空间运动，为了简化分析，常忽略流体的径向分速度，这样流体质点在流经轴流式叶轮时，它始终在同一个圆柱面上，即它所在的半径保持不变，三维空间运动简化为二维运动。
图5－1所示的是一个轴流式叶轮示意图，如果沿着半径为r 和半径为r+dr 的两个圆周，来切取一个厚度为dr 的环形切片，再将该切片拉直且使dr 趋近于零，则会形成如图5－2所示的平面直列叶栅，图中u 为圆周速度，t 为叶栅的栅距，也就是两相邻叶片各对应点在半径为r 上的圆周距离，设叶片数为z ，则zt r =π2，b 为翼弦长，a β为叶片安装角，即翼
弦长方向与圆周速度反方向的夹角。每个叶片的截面形状宛如飞机的机翼端面，称为翼型，有关翼型的名词术语见教材图5－2。
图5－1 轴流式叶轮示意图
（教材P115 图5－3 注：（a ）图中加A 、B ，（b ）图中加t ）
图5－2 平面直列叶栅
（见《泵与风机》（第二版）重庆大学 郭立君 主编 中国电力出版社 1997.5 P57 图2－18）
同离心式叶轮一样，轴流式叶轮中流体的绝对运动是圆周运动和相对运动的合成，是一种复合运动。描述圆周运动的速度称为圆周速度，符号为，其大小为60Dn
π，方向为所在
圆周的切线方向（指向旋转方）；描述相对运动的速度称为相对速度，符号为，在叶片为无限多且叶片厚度为无限薄的假设条件下，相对速度的方向为所在处的叶片切线方向（指向叶轮出口），同一半径处相对速度大小相等，与叶轮流量和流道形状有关；描述绝对运动的速度称为绝对速度，符号为v ，其大小、方向是由圆周速度和相对速度的大小、方向共同决定。
由这三个速度向量组成的向量图称为速度三角形，对于图5－2所示的平面直列叶栅，其进、出口速度三角形如图5－3所示，这两个速度三角形也就是轴流式叶轮在半径为r 处的进、出口速度三角形。
图5－3 平面直列叶栅进出口速度三角形
（见《泵与风机》（第二版）重庆大学 郭立君 主编 中国电力出版社 1997.5 P57 图2－19
注：两三角形底边标出方向，两个β下标加e ）
图中速度的下标1、2分别表示叶轮进口和出口，下标a 表示轴向，下标u 仍表示圆周方向。这两个速度三角形有下列两个特点：
1）由于进出口所在的半径相同，均为r ，所以，两个圆周速度相等；
2）由于轴流式叶轮进出口通流面积相等，如忽略进出口处流体的密度差别，则流进叶轮的体积流量等于流出叶轮的体积流量，而体积流量等于轴向速度乘以通流面积，所以，这两个速度三角形的轴向速度相等。
简单形象地说，这两个速度三角形等底等高，即有：21u u =，a a a a w v w v 2211===。由于轴流式叶轮的速度三角形有上述特点，所以，这两个速度三角形可合并画在一起，而且可把进、出口速度相等的速度下标取消，这样就形成了教材图5－5所示的速度三角形图。
（4）轴流式泵与风机的基本方程式
与离心式泵与风机基本方程式的含义相同，轴流式泵与风机的基本方程式也是反映流体在叶轮中得到的能量与叶轮进出口流体速度的关系式，它可以根据动量矩定理推导得到，其推导过程可以不掌握。对基本方程式有如下说明：
1）它主要有两种表示形式： 对于泵：()()e e a u u T ctg ctg v g
u v v g u H 2112ββ-=-=∞∞∞ （m ） （5－1a ） g
v v g w w H T 2221222221∞∞∞∞∞-+-= （m ） （5－2）
对于风机：()()e e a u u T ctg ctg uv v v u p 2112ββρρ-=-=∞∞∞ （P a ） （5－3a ） ()
()
2221222221∞∞∞∞∞-+-=v v w w p T ρρ （P a ） （5－4）
2）当流体轴向流入叶轮时，即进口处流体绝对速度没有圆周分速度，则01=∞u v ，叶轮扬程∞T H （或全压∞T p ）的形式变为： 对于泵：()e a u T ctg v u g
u g uv H 22β-==∞∞ （m ） （5－1b ） 对于风机：()e a u T ctg v u u uv p 22βρρ-==∞∞ （P a ） （5－3b ）
3）对比公式（2－2a ）与公式（5－2）、公式（2－4a ）与公式（5－4）可以看出，轴流式叶轮的理论扬程∞T H （或全压∞T p ）比离心式的少一项—离心力作用项，说明轴流式叶轮使流体获得的能量中没有离心力作用的成分，所以，轴流式泵与风机的扬程（或全压）比离心式低。
4）由公式（5－1a ）和公式（5－3a ）可以看出，如果要使流体流经轴流式叶轮时能获得能量，则e e ctg ctg 21ββ-必须大于零，而ctg 函数在（0°~180°）范围内是递减函数，所以必须要求e e 12ββ>，再考虑到叶轮扬程（或全压）在不同半径上应保持相等、不同半径上进出口速度三角形的区别，则不同半径上e 2β和e 1β的差值应不同，因此轴流式叶片须呈扭曲状。
5）从基本方程式可以看出，泵叶轮的扬程与流体的密度无关，风机叶轮的全压与流体的密度成正比。
6） 上述基本方程式同样是在教材第二章第二节的五个假设条件下推导得到的，与实际情况有一定偏差。由于轴流式叶片断面呈机翼型，所以，可以从机翼理论和平面叶栅理论来推导更为准确的基本方程式，教材图5－5中的∞w 和∞β主要是用于上述理论推导出的基本方程式中，这方面知识不在本课程学习范围之内。
2．轴流式泵与风机的结构
对于轴流式泵与风机的结构，根据大纲的要求，只考核两部分，第一部分按第四章“热力发电厂常用的泵与风机构造”的要求，能进行结构识图；第二部分就是下面所述的轴流式泵与风机基本结构型式。
轴流式泵与风机有四种基本结构型式，如教材图5－6所示，结合图中的速度三角形和教材中对这四种型式的描述分析，应能知道这四种结构型式的特点，现简述如下：
（1）第一种型式结构最简单，但效率较低，因为流体从这种型式的泵与风机中流出后，
具有较大的圆周分速度，流动损失较大。因此这种型式只适用于低压风机。
（2）第二种型式损失小、效率高，因为从后置导叶流出后，流体轴向流动，没有圆周分速度，而且在后置导叶中部分流体动能可以转换成压力能。因此这种型式应用广泛。
（3）第三种型式损失较大、效率较低，因为流体进入叶轮的相对速度较大，在非设计工况下，流体流出后具有圆周分速度。由于汽蚀原因，泵不能采用这种型式。但由于流体进入叶轮的相对速度1w 较大，从基本方程式可以看出，风机的全压较大，所以，在相同的全压下，采用这种型式的风机体积小、重量轻。
（4）第四种型式损失小、效率高，而且具有较好的调节性能，但结构最复杂，另外，由于汽蚀原因，泵不宜采用这种型式。
3．轴流式泵与风机的性能
轴流式泵与风机的性能曲线一般是指在转速和叶片安装角一定的情况下，其它性能参数随流量v q 变化的关系曲线。
对于轴流式泵与风机的性能曲线，主要要求掌握H q V -曲线（或p q V -曲线）、P q V -曲线、η-V q 曲线的形状特征，进而分析轴流式泵与风机的运行特性和启停要求，并能与离心式的性能曲线进行对比分析，说明两者的区别。
轴流式泵与风机性能曲线的典型形状如教材图5－16所示，还可进一步参见教材图3－
19、教材图3－21。归纳起来，轴流式泵与风机的性能曲线形状主要有下列特点：
①H q V -曲线（或p q V -曲线）是一条陡降的或呈马鞍形的曲线，零流量时泵扬程（或风机全压）最高；
②P q V -曲线的形状与H q V -曲线（或p q V -曲线）有所相象，也是一条陡降的或呈马鞍形的曲线，零流量时泵与风机的轴功率最大；
③η-V q 曲线在最高效率点附近较陡。
由于轴流式泵与风机的性能曲线如上所述，再通过后面第六章的学习可知，轴流式泵与风机有下列运行特性：
①轴流式泵与风机往往有不稳定工作区，应在稳定工作区内运行；
②轴流式泵与风机轴功率随流量的增大而减小，所以不宜采用节流调节；
③轴流式泵与风机轴功率在零流量时最大，所以，不应在零流量工况下启停，即不应在关闭出口阀门（或风门）的情况下启停；
④轴流式泵与风机采用入口静叶调节或动叶调节可改善其运行特性。
轴流式与离心式在性能曲线上的区别，可参见教材第三章的有关说明，现归纳如下： ①离心式H q V -曲线（或p q V -曲线）比较平坦，一般来说，扬程或全压随流量增大而连续减小；轴流式H q V -曲线（或p q V -曲线）则是一条陡降的或呈马鞍形的曲线。离心式一般没有不稳定工作区，即使有，其不稳定工作区的范围也较小；而轴流式一般都有不稳定工作区，且不稳定工作区的范围较大。
②离心式P q V -曲线一般来说是一条连续上升的曲线，即轴功率随着流量的增加而增
大，零流量时轴功率最小；轴流式P q V -曲线是一条陡降的或呈马鞍形的曲线，零流量时泵与风机的轴功率最大，在稳定工作区，轴功率随着流量的增加而减小。所以，离心式应零流量下启停（即关阀启停），可采用节流调节方法；轴流式应带负荷启停（即开阀启停），或者是将静叶（或动叶）安装角调至较小时关闭出口阀门（或风门）启停，轴流式不宜采用节流调节方法。
③离心式η-V q 曲线在最高效率点附近较平坦，高效工作区较宽；轴流式η-V q 曲线在最高效率点附近较陡，高效工作区较窄。但轴流式泵与风机一般采用静叶或动叶调节，能在较大的工况范围内保持较高的效率。
将一定转速下不同静叶角度或不同动叶角度时的性能曲线绘制在同一张图上，就可得到轴流式泵与风机的综合性能曲线，如教材图5－18、图5－19所示。
【例题5－1】有一单级轴流式风机，转速n=1450r/min ，在半径为25cm 处，空气沿轴向以24m/s 的速度流入叶轮，已知e 2β比e 1β大20°，空气密度为1.2 kg/m 3。试计算此时的理论全压。
分析：
根据题意，本题可利用公式（5－3a ）或公式（5－3b ）进行计算，这两个公式中的u 可用题目中的已知条件容易计算得到，这两个公式中的a v 是题目中的已知条件，本题关键是能根据题目中的已知条件计算出e 1β和e 2β。又已知e 2β比e 1β大20°，所以，只要计算出e 1β就可以了。
要对一个三角形进行计算，必须要求知道它的三个参数，对于进口速度三角形，现已知圆周速度u 和轴向速度a v ，另一个隐含条件是“空气沿轴向流入叶轮”，该条件说明1v 与u 垂直，这样就可以计算出e 1β。
解：
圆周速度u 为：
96.37601450
25.0260=???==ππDn
u （m/s ）
由于空气沿轴向流入叶轮，所以有：
632.096
.37241===u v tg a e β 则： 3.321=e β， 3.522=e β
()()
8843.522496.3796.372.12=?-??=-=∞ ctg ctg v u u p e a T βρ （P a ） 三、 练习题
1．简答题
（1）轴流式泵与风机与其它类型的泵与风机相比有何特点？
（2）轴流式泵与风机的H q V -曲线（或p q V -曲线）与离心式的有何区别？
（3）轴流式泵与风机的P q V -曲线与离心式的有何区别？由此说明这两种类型的泵与风机在启动和调节方法上有何区别？
（4）轴流式泵与风机有哪几种基本结构型式？各种型式有何优点？
（5）在相同转速和叶轮尺寸下，为什么离心式叶轮的扬程（或全压）比轴流式的高得多？
2．计算题
（1）有一单级轴流式水泵，当转速为375 r/min 时，在直径为980mm 处，水以4m/s 速度沿轴向流入叶轮，以2v =4.5 m/s 的速度流出叶轮。试计算泵的理论扬程∞T H 。
（2）有一单级轴流式水泵，当转速为300 r/min ，在直径为530mm 处，水以4.05m/s 速度沿轴向流入叶轮，在叶轮出口处，绝对速度的圆周分速度为3.85 m/s 。试计算进出口处的叶片安装角e 1β和e 2β。
（3）
能源与动力工程专业课程 教学大纲 能源动力系 2015.1
目录 计算机三维辅助设计实践教学大纲. ............ 错误! 未定义书签。专业概论与学科技术前沿教学大纲. ............ 错误! 未定义书签。工程热力学教学大纲. ................. 错误! 未定义书签。 工程流体力学教学大纲. ................ 错误! 未定义书签。 传热学教学大纲. ..................... 错误! 未定义书签。 燃烧理论与污染控制教学大纲. .............. 错误! 未定义书签。泵与风机教学大纲. ................... 错误! 未定义书签。 制冷技术教学大纲. ................... 错误! 未定义书签。 自动控制原理教学大纲. ................ 错误! 未定义书签。 专业外语阅读教学大纲. ................ 错误! 未定义书签。 材料腐蚀与防护教学大纲. ................ 错误! 未定义书签。 空气调节教学大纲. ................... 错误! 未定义书签。 供热工程教学大纲. ................... 错误! 未定义书签。 换热器原理与设计教学大纲. ................ 错误! 未定义书签。工业炉热工及构造教学大纲. ................ 错误! 未定义书签。流体机械教学大纲. ................... 错误! 未定义书签。 热工仪表检测及控制教学大纲. .............. 错误! 未定义书签。专业实验教学大纲. ................... 错误! 未定义书签。 锅炉原理教学大纲. ................... 错误! 未定义书签。 汽轮机原理教学大纲. ................. 错误! 未定义书签。 热力发电厂教学大纲. ................. 错误! 未定义书签。 认识实习教学大纲. ................... 错误! 未定义书签。 能源动力装置拆装实训教学大纲. .............. 错误! 未定义书签。专业课程设计I 教学大纲. .............. 错误! 未定义书签。 专业课程设计Ⅱ教学大纲. ................ 错误! 未定义书签。 专业课程设计Ⅲ教学大纲. ................ 错误! 未定义书签。 生产实习教学大纲. ................... 错误! 未定义书签。
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 =
《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》课程总结 引言： 2010年下半学年，我们热能专业学习了《泵与风机》这门专业课程，通过一学期的学习与认识，我初步掌握了泵与风机的专业常识及操作方面的知识。 泵与风机是一种利用外加能量输送流体的机械。通常将输送液体的机械称为泵，输送气体的机械称为风机。按其作用，泵与风机用于输送液体和气体，属于流体机械；按其工作性质，泵与风机是将原动机的机械能转化为流体的动能与压能，因此又属于能量转化机械。 泵与风机在生活中应用十分广泛，在农业中的排涝、灌溉；石油工业中的额输油和注水；化学工业中的高温、腐蚀性流体的排送；冶金工业中的鼓风机流体的输送等等都离不开泵与风机。 从我们专业角度来看，泵与风机在火力发电厂中的作用也不容小视。在火力发电厂中，泵与风机是最重要的辅助设备，担负着输送各种流体，以实现电力生产热力循环的任务。如：排粉机或一次风机、送风机、引风机、给水泵、循环水泵、主油泵等等一些辅助设备。总之，泵与风机在火电厂中应用极为广泛，起着极其重要的作用。其运行正常与否，直接影响火力发电厂的安全及经济运行。 随着科学的发展，泵与风机正向着大容量、高参数、高转速、高效率、高自动化、高性能和低噪音的方向发展。 课程学习： 第一章泵与风机的概述 第二节泵与风机的性能参数 泵与风机的性能参数有流量、扬程或全压、功率、效率、转速，水泵还有允许吸上真空高度或允许气蚀余量等。 第三节泵与风机的分类及工作原理 泵与风机按工作原理可分为三大类： （一）叶片式 （二）容积式 （三）其他形式（喷水泵、水击泵） 按产生的压头分： （一）低压泵、高压泵 （二）通风机、压气机（离心通风机、轴流通风机） 按产生的作用分： （一）给水泵、凝结水泵、循环水泵、主油泵等等 各种泵与风机的工作原理及特点： 1、离心式泵与风机1、 2、 3、 2、轴流式泵与风机 3、混流式泵与风机 4、往复式泵与风机 5、齿轮泵 6、螺杆泵 7、罗茨泵
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。
2004环本《流体力学泵与风机》试卷B答案 一.填空题（每空1分，共计16分） 1.作用在流体的每一个质点(或微团)上的力。 2.流动性。 3.泵的几何安装高度过大；安装地点大气压较低；输送液体温度过高。 4.几何相似；动力相似；运动相似；边界条件和起始条件。 5.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。 6.减少或增加管网的阻力损失；更换风机；改变风机转速。 7.水力损失；容积损失；机械损失。 二.名词解释（每题3分，共计15分） 1.因次分析法:就是通过对现象中物理量的因次以及因次之间相互联系的各种 性质的分析来研究现象相似性的方法。它是以方程式的因次和谐 性为基础的。 2.流线：指在某一时刻，各点的切线方向与通过该点的流体质点的流速方向重 合的空间曲线称为流线。 3.水击：有压管中的液体，由于阀门或水泵突然关闭，使得液体速度和动量发 生急剧变化，从而引起液体压强的骤然变化，这种现象称为水击。 4.恒定流动：是指动力平衡的流动，流场中各点流速不随时间变化，由流速决 定的压强，粘性力和惯性力也不随时间变化。这种流动称为恒定 流动。 5.当量糙粒高度：就是指和工业管道粗糙区 值相等的同直径尼古拉兹粗糙管 的糙粒高度。 三.判断并改错(每题2分，共计10分) 1.(×)水的粘滞性随温度的升高面减小，空气的粘滞性随温度的升高面增加。 2.(×)两台泵或风机是否相似，通常根据工况相似来提出相似关系。 3.(×)静止水体中，某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50 kPa。 4.(×)水流总是从总水头大的地方向总水头小的地方流动。 5.(√) 四.选择题(每题2分，共计12分) (3)；（2）；（3）；（3）；（2）；（3） 五.简述题(每题5分，共计15分) 1.①离心泵的吸升管段在安装上应当避免漏气，管内要注意不能积存空气。水平管段除应有顺流动方向的向上坡度外，要避免设置易积存空气的部件。②底阀应淹没于吸液以下一定的深度。③不能在吸入管段上设置调节阀门。④有吸入段的离心泵装置中，启动前应先向泵及吸入管段中充水，或采用真空泵抽除泵内和吸入管段中的空气。采用后一种方法可以不设底阀。⑤为了避免原动机过载，泵应在零流量下启动，而在停车前，也要使流量为零，以免发生水击。
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
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）。
附录 一、水与蒸汽的物理性质1水的物理性质
2 水的饱和蒸气压(-20～100℃) 3 饱和水蒸气表(以温度为准) 4 饱和水蒸气表(以压强为准)(Ⅰ) 5 饱和水蒸气表(以压强为准)(Ⅱ) 二、干空气的物理性质(p=101325Pa) 四、液体及水溶液的物理性质 1 某些液体的重要物理性质 2 油类的相对密度 3 氢氧化钠水溶液相对密度 4 浓硫酸水溶液相对密度 5 稀硫酸及硝酸、盐酸水溶液相对密度 6 有机液体相对密度共线图 7 有机液体的表面张力共线图 8 某些无机物水溶液的表面张力/(dyn/cm) 9 液体在20℃的体积膨胀系数 10 液体黏度共线图 11 液体比热容共线图 12 某些液体的热导率λ×102/［kcal/(m·h·℃)］ 13 液体汽化潜热共线图 14 无机溶液在大气压（101 3kPa）下的沸点 15 液体的普朗特数(算图) 五、气体的重要物理性质 1 某些气体的重要物理性质 2 气体黏度共线图（常压下用） 3 气体比热容共线图（常压下用） 4 常用气体的热导率 5 某些气体的Pr数值 六、固体性质 1．常用固体材料的重要物理性质 2 某些固体材料的黑度(ε) 七、管子规格 1 水煤气输送钢管(摘自GB 3091—93，GB 3092—93) 2 无缝钢管规格简表 3 热交换器用HSn62 1，HSn70 1，H68拉制黄铜管(摘自YB 448—64) 4 承插式铸铁管规格 八、泵与风机
九、1 B型水泵性能表(摘录) 2 8 18、9 27离心通风机综合特性曲线图 九、换热器 1 热交换器系列标准(摘录) 2 冷凝器规格 十一、流体常用流速范围 参考文献
2013-2014年 第一学期考试题 科目： 《泵与风机》试题（B 卷） 一、名次解释（每题4分，共5题） 1、流量 2、扬程 3、轴功率 4、机械损失 5、汽蚀 二、填空题（每空2分，共20空） 1、 容积式泵与风机可分为 和 两类。 2、 在铭牌上标的各性能参数表示 工况下的参数。 3、 叶轮可得到的最大理论扬程为： 。 4、 在泵与风机性能曲线中，最佳工况点为 最高时所对应的 工况点。 5、 泵与风机在运行过程中，存在多种机械能损失。按照与叶轮及所输送 的流体流量的关系可分为： 、 和 。 6、 为保证流体流动相似，必须具备 、 和 这三个条件。 7、 当一台泵的转速发生改变时，依据相似定律，其扬程成 次方 变化，其功率成 次方变化，其流量成 次方变化。 8、 汽蚀现象的形成条件： 。 9、 有效汽蚀余量随流量的增大如何变化。 10、泵与风机的主要性能参数有： 、 、 、 等。
三、选择题（每题3分，共5题） 1、 后弯式叶片的叶片安装角为下面哪种情况？（ ） A ． B ． C ． D ． 2、 在泵与风机性能曲线中，随着流量的增大，扬程如何变化（ ） A ．逐渐增大 B ．逐渐减小 C ．先增大后减小 D ．先减小后增大 3 、 随着比转速的提高，断裂工况点会如何变化。（ ） A ．逐渐明显 B ．不发生变化 C ．逐渐模糊 D ．适情况而定 4、 某泵的工作区域如下图，则此泵的稳定工作点为（ ） A ． K 点 B ．M 点 C ．A 点 D ．任何点都可稳定工作 5、 有限叶片叶轮中流体会产生以下哪种运动？（ ） A ．边界层分离 B ．脱离叶片运动 C ．轴向漩涡运动 D ．逆流运动 四、简答题（每题5分，共2题） 1、 为了提高流体从叶轮获得的能量，一般有哪几种方法？ 2、 离心式叶轮的理论 曲线为直线形式，而试验所得的 关系为曲线形式，原因何在？ -H
水泵与风机课程设计说明书 学院：大连水产学院系：土木工程学院 专业：给水排水工程 班级：给排水 学号： 学生姓名： 指导老师：高光智
一、设计任务 某市拟建一栋17层的综合性服务大楼，建筑面积14744m 2,建筑高度为72.34m ，地上17层，地下2层，负二层为设备用房，负一层为车库。该建筑以城市给水管网为水源，采用水泵水箱给水系统。屋顶水箱底标高71.00m 。城市管网常年资用水头为0.28mp ，不允许直接抽水，需在负二层设置加压泵站。负二层地面标高为-8.5m.预留面积为100m 2.该建筑的最大日用水量为4623600L. 二、计算及泵的参数、型号确定 1.水泵流量的确定 (1)在水泵后无流量调节装置时，水泵出水量应按设计秒流量确定。 (2)在水泵后有水箱等流量调节装置时，水泵出水量应按最大小时流量确定。在用水量较均匀，高位水箱容积允许适当放大，且在经济上合理时，可按平均小时流量确定. 对于重要建筑物，为提高供水的可靠性，也有按设计秒流量确定的. (3)水泵采用人工操作定时运行时，则应根据水泵运行时间计算确定： Q b =Q d /T b 式中 Q b ——水泵出水量(m 3 ／h)； Q d ——最高日用水量(m 3)； T b ——水泵每天运行时间( h) 据上述所给条件分析可知，水泵的最大日用水量为4623600L ，该建筑为综合性服务大楼，故其工作周期可确定为全天制，即24h ，则其最大日流量Q 为 Q=4623600/86400 L/s=54 L/s 安全系数取1.15，则其最大日流量范围为54～62 L/s ，选型时，最大日流量按60 L/s 选择。 2.水泵扬程的确定 当水泵单独供水时： H b ≥H y +H s +H c 式中 H y ——扬水高度(m)，即贮水池最低水位至最不利配水点或消火栓的几何高差； H s ——水泵吸水管和出水管(至最不利配水点或消火栓)的总水头损失(m); H c ——最不利配水点或消火栓要求的流出水头(m)。 当水泵直接从室外给水管网抽水时，水泵扬程计算应考虑利用室外管网的最小水压,并应以室外管网的最大水压来校核水泵和内部管网的压力工况。
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；
××大学2006—2007学年第二学期 《泵与风机》试卷（B）卷 考试时间：120分钟考试方式：闭卷 学院班级姓名学号 题号一二三四五总分 得分 阅卷人 一、名词解释题（本题共5小题，每小题2分，共10分） 1. 泵的流量 2. 风机的全压 3.攻角 4.汽蚀 5. 有效汽蚀余量 二、简答题（本题共5小题，共20分） 1.试说明下图中标号1、2、3、4的名称和作用。 2.离心式和轴流式泵与风机在启动方式上有何不同？为什么？ 3.简述平衡盘的工作原理。 4.试以欧拉方程说明，轴流式风机与离心式比较，其性能特点是什么？ 5.试述泵的串联工作和并联工作的特点。 三、填空及选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分） 1.设某风机入口处全压是100 Pa，出口处全压是400 Pa，则该风机的全压是Pa。 2.某双吸单级风机转速是1450rpm，流量是120m3/s，压力是4500 Pa，则比转数是。 3.某泵流量是2.5m3/s，转速是1450rpm，当转速提高到2900rpm时，对应点处的流量是 m3/s。 4.某风机叶轮直径是2.5m，转速是900rpm，当流量系数是0.26时，对应点的流量是 m3/s。 5.某泵的允许吸上真空高度是5.5m，泵入口流速是1.2m/s，进口管路的损失是0.78m， 则在规定状态下泵的安装高度最大是m。
6. 设某泵0.90.950.98h v m ηηη===，，，则该泵的效率是 。 7. 某单级单吸低比转数离心泵叶轮切割后对应点处的流量降低了7.5%，则叶轮切割了 %。 8. 某排水管路的特性方程是286125v q H +=，在工况点处泵的扬程是163m ，则泵的流 量是 m 3/s 。 9. 风机工况点的高效调节措施主要有 、 、 。 10. 提高吸入系统装置的有效汽蚀余量的措施有 、 、 。 四、计算题（本题共4小题，每小题10分，共40分） 1. 有一单级轴流式水泵，转速为400r/min ，在直径为1000mm 处，水以v 1=4.5m/s 速度沿 轴向流入叶轮，以v 2=5.1m ／s 的速度由叶轮流出，总扬程H=3.7m ，求流动效率。 2. 有两台性能相同的离心式水泵，性能曲线如右图所示，并联在管路上工作，管路特性 曲线方程式265.0v c q H =，m H -，s m q v /3-。求： 1）并联运行时的总流量。 2）问当一台水泵停止工作时，管路中的流量减少了多少？ 3. 某风机，转速n=960r/min 时，流量 q v =3.5m 3/min ，全压=1000Pa ，ρ=1.2kg/m 3，今用 同一送风机输送密度ρ=0.9kg/m 3的烟气，要求全压与输送ρ=1.2kg/m 3的气体时相同，此时转速应变为多少？其实际流量为多少？ 4. 如下图所示，风机的转速是1450rpm ，安装角是0°，通风管路的特性曲线亦绘于图中， (管路的特性曲线-->图中上扬的一条粗线) (图中下降的多条细线-->安装角不同时设备的各性能曲线) 求：1）工况点处的流量、压力、效率、轴功率；2）图中点1是通风管路特性曲线与安装角是-5°时风机特性曲线的交点，点1处的流量是1v q ，打算分别用节流、变安装角、变转
目录 1设计题目 (2) 2设计流量的计算 (2) 2.1 一级泵站流量和扬程计算 (2) 2.2 初选泵和泵机 (3) 2.3 机组基本尺寸的确定 (5) 2.4 吸水管路与压水管路计算 (6) 2.5 机组与管道布置 (6) 2.6 吸水管路和压水管路中水头损失的计算 (7) 2.7 泵的安装高度的确定和泵房简体高度计算 (9) 3泵站附属设备的选择 (10) 3.1 起重设备 (10) 3.2 引水设备 (10) 3.3 排水设备 (10) 3.4 通风设备 (10) 3.5 计量设备 (10) 4设备具体布置 (11) 4.1泵房建筑高度的确定 (11) 4.2 泵房平面尺寸的确定 (11) 5泵站内噪声的防治 (11)
1设计题目 某给水工程净水厂取水泵站设计（0801,0802班） 此为某新建给水厂的水源工程。 （1）水量：最高日用水量为（35000＋200×座号×班级）吨/天，由于该城市用电紧张，工业用电分时段定价，为了节省运行成本，取水泵房采用分时段供水，高电费时段（6~20时）供应总日用水量的40%，低电费时段（20~6时）供应日用水量的60%。 （2）水源资料：取水水源为地表水，洪水水位标高46.00m （1%频率），枯水位标高39.25m （97%频率） （3）泵站为岸边式取水构筑物，距离取水河道300m ，距离给水厂2000m 。 （4）给水厂反应池前配水井水面标高63.05m 。 （5）该城市不允许间断供水。 （6）地质资料：粘土，地下水水位-7m 。 （7）气候资料：年平均气温15℃，年最高气温36℃，年最低气温4℃，无霜期300天。 2 设计流量的计算 2.1 一级泵站流量和扬程计算： 1．设计流量： 一天总流量：3500020023244200/t d +??= 6-20时平均设计流量：1.054420040%141326/0.3683/t h t s ??÷== 20-6时平均设计流量： 1.054420060%102784.6/0.7735/t h t s ??÷== 考虑得到安全性，吸水管采用两条管道并联的方式。一条管的设计流量为：0.773575%0.5801/580.1/t s L s ?== 2.设计扬程H ： (1）选择管径： 由查表可选择设计流量Q=580.1L/s 可选用进水管为：800mm 的管径，流量为580.1L/s 时的流速为：1.15m/s ，1000i=1.92。水头损失为：
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=0.0860.3810.019 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 ）
《泵与风机》课程设计指导书 一、设计任务书 1、设计目的 掌握离心式叶轮和进、出水室水力设计的基本原理和基本方法，加深对课堂知识的理解，培养学生进行产品设计、水泵改造及科学研究等方面的工作能力。 2、设计参数及有关资料 （1）泵的设计参数（见表1） （2）工作条件：抽送常温清水 （3）配用动力：用电动机作为工作动力 3、设计内容及要求 （1）设计内容： ①离心泵结构方案的确定 ②离心泵水力过流部件（进水室、叶轮、压水室）主要几何参数的选择和计算 ③叶轮轴面投影图的绘制 ④螺旋形压水室水力设计 （2）要求： ①用速度系数法和解析计算法进行离心泵水力设计 ②用保角变换法绘制叶轮叶片木模图 ③绘出压水室设计图 ④编写设计计算说明书 4、设计成果要求 （1）计算说明书应做到字迹工整、书面整洁、层次分明、文理通顺。文中所引用的重要公式、论点及结论均应交待依据。 （2）设计说明书中应包括计算、表格和插图（图表统一编号）配以目录和参考文献目录等内容统一装订成册。 （3）设计图纸要图面整洁、尺寸准确、线条匀称。 （4）手绘一张离心泵的总装简图，标注出主要的零部件的名称。
表1 设计参数
二、设计步骤 设计者应根据设计任务书给定的设计参数，参考有关设计资料，在规定的时间内完成任务书中提出的具体要求。提出以下设计步骤，供设计者参考。 （1）计算泵的比转数s n ，确定泵的结构方案。 （2）确定泵的进出口直径。s D 、t D 要求按标准直径选取。 （3）计算泵的允许汽蚀余量[]h ?或允许吸上真空高度[]s H （4）泵转速n 的确定。按满足汽蚀要求校核转速。所用转速均应与电动机档次一致。 （5）估算设计泵的效率P ，确定配套电动机的型号及传动方式。配套功率为(1.1~1.2)P P '=（kW ） （6）估算设计泵的效率（v η、h η、m η、η），总效率η应符合国家标准的要求。 （7）计算泵轴的最小直径min d ，并圆整到标准直径。 （8）确定叶轮的穿孔直径B d 。 （9）确定轮毂直径h d 画出泵轴草图，校核轮毂强度。 （10）确定叶轮进口直径0D 。 （11）初定叶片出口安装角2β。 （12）确定叶轮出口宽度2b 。 （13）选定叶片数z 。 （14）确定叶片厚度δ。 （15）确定叶片包角?。 （16）精算叶轮外径2D 。 （17）绘制叶轮轴面流道投影图。参照同比转数泵，拟定叶轮前后盖板轮廓线（盖板倾角、转弯、半径等）。 （18）检查轴面流道过水断面的面积变化是否合理。 （19）计算和确定叶片进口安装角1β。用保角变换法进行叶片绘型。 （20）螺旋型压水室水力设计。
哈尔滨商业大学2004——2005学年第一学期 《流体力学泵与风机》期末考试试卷 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。 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。 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。 4．紊流运动愈强烈，雷诺数愈大，层流边层就愈厚。 5．Q 1=Q 2 是恒定流可压缩流体总流连续性方程。 6．水泵的扬程就是指它的提水高度。 7．流线是光滑的曲线，不能是折线，流线之间可以相交。 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。 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。 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）；（2）（3）。12．均匀流过流断面上压强分布服从于规律。 13．正方形断面管道(边长为a)，其水力半径R等于__________，当量直径de等于
____________________。 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______________。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________________,流量比Q 孔口/Q 管嘴 等于_____________________。 三、简答题（本大题共 5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？ 16．流体静压强的特性是什么？ 17．什么可压缩流体？什么是不可压缩流体？ 18．什么是力学相似？
热能与动力工程专业(水利水电动力工程方向)
热能与动力工程专业（水利水电动力工程方向） 本科人才培养方案 学科门类：工学专业大类：能源动力类专业名称：热能与动力工程 专业代码：080501 学制：四年授予学位：工学学士 一、培养目标 本专业培养在能源动力工程及其自动化领域具有扎实理论基础、较强实践和创新能力以及良好的国际交流能力的高级工程技术人才，以满足社会对该学科领域的工程技术、科研、教学、经营管理等各方面的人才需求。学生应具备宽广的自然科学、人文和社会科学知识，具有坚实的工程技术基础理论、能源动力工程专业知识和实践能力，掌握计算机应用与自动控制技术方面的知识。毕业生能在水利水电、可再生能源利用、流体机械、电力、动力工程等领域的发电厂、设计院、制造厂、施工单位和教学研究机构，从事工程设计、科研、教学、设备制造、安装检修、运
行管理、技术开发等方面的工作，也可在本专业及其它相关专业继续深造，攻读硕士、博士学位。 二、培养要求 具有本专业必需的制图、计算、实验、测试、计算机应用等基本技能，有较强的自学能力和一定的分析能力。能解决一般工程实际问题，具有工程经济观点，受到工程设计和科学研究的初步训练。 毕业生应获得以下几方面的知识和能力： 1.具有较扎实的自然科学基础、较好的人文社会科学、经济管理基础及外语综合能力； 2.系统掌握本专业必需的技术基础理论，主要包括力学理论（如理论力学、材料力学、流体力学等），机械学，热学理论（热力学、传热学等），电工与电子基本理论，自动控制理论，能源动力工程基础理论等； 3.掌握工程设计基本理论、知识、技能与创造能力； 4.具有大中型水电站、泵站及其他动力工程设计、运行、安装和管理的初步技能； 5.具有较强的信息获取和计算机应用能力与创造能力；