流体力学泵与风机的课后习题

流体力学泵与风机的课后习题

泵与风机的结构

1、指出离心式风机主要部件名称

2、指出轴流泵主要部件名称

3、在下列热力发电厂的泵与风机序号中选择至少两个正确序号填入下面各题的空白处。

（a）锅炉给水泵 （b）汽轮机凝结水泵 （c）循环水泵

（d）送风机 （e）引风机 （f）排粉风机 （g）烟气循环风机

1）热力发电厂的泵与风机中 可以采用轴流式；

2）热力发电厂的泵与风机中 应注意防磨、防积灰和防腐蚀；

3）热力发电厂的泵与风机中 输送的是饱和热水，应采取防汽蚀措施。

4、简述热力发电厂主要有哪些风机？根据所输送的气体性质说明它们在结构上应注意哪些

问题？

5、轴端密封的方式有几种？它们各自是起到怎样的密封作用？各有何特点？

泵与风机的叶轮理论

1、转速n=1500r/min的离心风机，叶轮内径D1=480mm。叶片进口处空气相对速度ω1=25m/s，

与圆周速度的夹角为β1=60°，试绘制空气在叶片进口处的速度三角形。

答案：

2、有一离心泵转速为1450r/min，其叶轮的进口尺寸为：宽度 ，直径 ，安装角 。假设有

无限多叶片且叶片为无限薄，不考虑叶片厚度对流道断面的影响。

(1)设液体径向流入叶轮，计算叶轮的理论流量。

(2)转速不变，理论流量增大20％，设进口相对流动角仍等于安装角，计算绝对速度的圆周分速度，并说明它的方向是否与圆周速度方向一致。

分析：

按照题目已知条件，要计算叶轮理论流量，应想到它等于叶轮进口流道断面面积与进口径向

分速度的乘积，进口流道断面面积很容易看出如何计算，进口径向分速度需根据进口速度三

角形进行计算，那么就要进一步找出速度三角形的三个参数，从题意中已知了相对流动角 ，

容易看出圆周速度如何计算，剩下的一个条件是什么呢？其实，“设液体径向流入叶轮”隐

含了一个条件，它意味着进口绝对速度方向为径向，而径向总是与圆周速度方向垂直，所以

进口绝对流动角 。

解： (1) 由题意知：、。

（m/s）

画出速度三角形（图略），由图知：（m/s）

理论流量为： （m3/s） (2) 由题意知：，圆周速度不变为m/s，流量增大20％，相应的

也增大20％（因为叶轮进口流道断面面积不变），即 m/s 画出速度三角形（图略），由图知：

m/s

其方向与圆周速度的方向相反。

说明：

计算中要注意单位，有人常常粗心地把直径当成半径计算，或把半径当成直径计算。解题中多个参数的下标含有，它表示有无限多叶片且叶片为无限薄，圆周速度一般不标，因

为叶片的多少、其厚度的大小都不会影响圆周速度。应对三角形的基本数学知识比较熟悉，

这样计算时可采用较简单的方法。

3、某离心泵转速为1450r/min，其叶轮尺寸为： ，，，，， 。假设有无限多叶片且叶片为无限薄，不考虑叶片

厚度对流道断面的影响，液体径向流入叶轮。 （1）计算叶轮的； （2）计算公式（2－2a）三项中各项的大小以及各占的百分数。

解： （1）由题意知：、。

（m/s） 画出速度三角形（图略），由图知：（m/s）

（m/s）

理论流量为： （m3/s） 由叶轮进、出口流量相等，得：

（m/s）

（m/s） 由题意知：。画出出口速度三角形（图略）得：

（m/s） 利用三角形的余弦定律得： （m/s）

（m） （2）

（m）

（m）

（m） 这三项分别占的百分比约为：61％、7.5％、31.5％。

4、某离心式通风机，叶轮半径为150mm，转速为2980r/min，进口空气密度为1.2kg/m3，

设叶轮进口处空气径向流入，出口处相对速度的方向为径向，试计算无限多叶片叶轮的理论全压，如果滑移系数K为0.85，流动效率为90％，试计算叶轮的实际全压p。

解： 由于叶轮进口处空气径向流入，所以。 由于叶轮出口处相对速度的方向为径向，所以（画出速度三角形可以看出）， 故有：

（Pa）

（Pa）

泵与风机的性能

1、某台IR125-100-315型热水离心泵的流量为240m3/h，扬程为120m，泵效率为77％，热

水温度为80℃，密度为970kg/m3，试计算该泵有效功率和轴功率的大小。 解：

（m3/s） 该泵有效功率为：（kW）

该泵轴功率为：（kW） 2、 某台离心通风机的额定参数为：流量44090 m3/h，全压105mmH2O，风机效率0.88。采

用联轴器直联传动，ηtm=0.98，取电动机容量富余系数k=1.15，问该风机应选用多大容量

的电动机？ 解：

（m3/s）

（Pa） 电动机的容量应为：

（kW）

说明：

电动机的容量一般是指电动机的铭牌额定输出功率，在工程实际中，进行了上述计算后，应

查阅有关电动机产品系列，选用容量等级等于或略大于16.8kW的电动机，对于本题可选用

容量为18.5 kW的电动机。

风机全压单位换算是1 mmH2O等于9.797Pa，工程计算时可取10Pa。

3、 某电厂循环水泵的电动机输入功率为1720 kW，电动机效率为0.90，直联传动效率为

0.98，泵的扬程为20m，循环水的密度为1000 kg/m3，问该循环水泵的流量为多少立方米/

小时（取泵的效率为0.78）？

解：

由公式得：

（m3/s）

4、若水泵流量qV为25L／s，泵出口压力表读数pB为32×104Pa，入口处真空表读数pm

为4×104Pa，吸入管直径d1为100cm，出水管直径d2为75cm，电动机功率表读数pg为12.6kW，

电动机效率η1为0.9，传动效率η2为0.97。试求泵的轴功率、有效功率及泵的总效率。

解： d1＝100cm＝1m，d2＝75cm＝0.75m

泵入口的流速w1＝qV／A1＝4qV／πd21＝4×25×10－3(3.14×12)＝0.032(m／s)

泵出口的流速w2＝qV／A2＝4qV／πd22＝4×25×10－3／(3.14×0.752)＝0.057(m／s)

水获得的能量H＝(pB＋pm)／ρg＋(w22－w21)／2g＝(32×104＋4×104)／1000×9.81＋

(0.0572－0.0322)／(2×9.81)＝36.69(m)

所以泵的有效功率Pe＝ρgqVH／1000＝1000×9.81×25×10－3×36.69／1000＝8.998(kW)

所以泵的总效率η＝Pe／(Pgη1η2)×100%＝8.998／(12.6×0.9×0.97)×100%＝81.8%

泵的轴功率Psh＝Pe／η＝8.998／0.818＝11(kW)

答：

泵的轴功率为11kW，有效功率为8.998kW，泵的总效率为81.8%。

5、某水泵把温度为50℃的水提高到Hz=30 m的地方，吸水面压力为大气压pa，出水面的表

压力为499000Pa，水的密度为998kg/m3，管路的全部流动损失为hw=5m，试计算泵的扬程。

分析：

题目中没有明确给出泵进、出口处的水密度，而只是笼统地指出了水的密度，说明本题可忽

略泵进、出口的密度差别。同样，题目中没有指出水泵进、出口的高度差，也没有给出进、

出口的水速或用于计算该水速的其它条件，因此，本题可忽略泵进、出口处的高度差和流速

差。所以，本题计算可用泵扬程定义式中的公式（2－7e），即，式中p2、p1

为泵进、出口处的绝对压力。

假设泵的吸水高度为H1、排水高度为H2，由题意知：H1＋H2=30m；设吸水管道的流动损失为

hw1、排水管道的流动损失为hw2，由题意知：hw1＋hw2=5m。吸水面压力为大气压力pa，根据

题意，出水面的绝对压力则为p02= pa＋499000（Pa）。 由伯努利方程可得：

代入公式（2－7e）得：

解： 泵的扬程为：

（m）

6、某锅炉给水泵进口压力表读数为0.7MPa，该压力表的安装高度为1m；出口压力表读数为

17.7MPa，该压力表的安装高度为9m，给水的密度取950kg/m3。试计算给水泵的扬程。

分析：

根据题意，本题可以忽略泵进、出口的高度差、给水密度差和速度差，但应考虑进出口压力

表的表位差。

解： 该给水泵的扬程为：

（m）

7、有一装有进风管道和出风管道的送风机，用U形管在风机进口处测得空气静压p1b和动

压pd1分别为-37.5mmH2O和6.5 mmH2O；风机出口处的静压p2b和动压pd2分别为19mmH2O

和12.5 mmH2O，试计算风机的全压为多少？

分析：

U形管测得的气体静压是气体绝对静压与大气压力之差，气体绝对静压应是大气压力加上U

形管读数；U形管测得的气体动压是气体绝对全压与绝对静压之差，气体动压就是U形管的

读数，无需考虑加减大气压力。

设大气压力为pa，风机进口处空气绝对静压P1= Pa+ P1b，空气全压为P1+ Pd1；

风机出口处空气绝对静压P2= Pa+ P2b，空气全压为P2+ Pd2。 根据风机全压的定义，风机全压为：

解： 该风机的全压为：

说明：

应明确风机的全压、动压与风机进、出口处气体静压、动压、全压的定义，它们之间的区别

和联系。

相似理论在泵与风机中的应用 1、某电厂有一冷凝泵，转速 35m3 / h , H = 62m , P = 7 . 6kw ，η＝ 0.82 , 如图

所示，问当转速 n =2900r / min 时，与A 点对应的相似工况点的参数为多少？

2、现有 KZG - 13 型锅炉引风机一台，铭牌上的参数为 n＝960 r／min , P0=140mmH20 ,

Q0＝ 12000m3／h ，η=65％。配用电机功率为15 kW ，三角皮带传动，传动效率η= 98 % ，今用此引风机输送温度为 20 ℃的清洁空气， n 不变，求在这种实际情况下风机的

性能参数，并校核该配用电机的功率能否满足要求。

解： 当改送 20 ℃空气时其相应的容重γ= 11. 77N / m3 ,

可见，配用电机的功率不能满足要求。 3、 50CHTA / 6 型高压锅炉给水泵，最高效率点的流量 qv =675 m3／h，扬程 H = 2370m ，

转速 n = 5900r / min ，试计算比转速 ns 及型式数K。

解： 该泵为单吸人泵，共六级，因此取