泵与风机所画课后思考题

思考题答案绪论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．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。

4．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。

5． 轴流式泵与风机有哪些主要部件？各有何作用？答：叶轮：把原动机的机械能转化为流体的压力能和动能的主要部件。

导叶：使通过叶轮的前后的流体具有一定的流动方向，并使其阻力损失最小。

吸入室（泵）：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。

集流器（风机）：以最小的阻力损失引导气流均匀的充满叶轮入口。

扩压筒：将后导叶流出气流的动能转化为压力能。

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． 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2u u v 2u v 2' 2w '2vm v 2 m v 2' 2w2v '3． 离心式泵与风机当实际流量在有限叶片叶轮中流动时，对扬程（全压）有何影响？如何修正？答：在有限叶片叶轮流道中，由于流体惯性出现了轴向涡流，使叶轮出口处流体的相对速度产生滑移，导致扬程(全压)下降。

一般采用环流系数k 或滑移系数σ来修正。

4． 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ο901=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。

5． 泵与风机的能量方程式有哪几种形式？并分析影响理论扬程（全压）的因素有哪些？ 答：泵： T H ∞=1g2211()u u u v u v ∞∞- g g u u g v v H T 222221221221222∞∞∞∞∞-+-+-=ωω 风机：)(∞∞∞-=u u v u v u 1122T p ρ因素：转速n ；叶轮外径2D ；密度（影响全压）、叶片出口安装角a 2β；进口绝对速度角1α。

6． 离心式泵与风机有哪几种叶片形式？各对性能有何影响？为什么离心泵均采用后弯式叶片？答：后弯式、径向式、前弯式后弯式：2a β＜90°时，cot 2a β为正值，2a β越小，cot 2a β越大，T H ∞则越小。

即随2a β不断减小，∞T H 亦不断下降。

当a 2β减小到等于最小角m in ,2a β时，0=∞T H 。

径向式：2a β=90°时，cot 2a β =0，2u v ∞=2u 。

g u H T 22=∞。

前弯式：2a β＞90°时，cot 2a β为负值，2a β越大，cot 2a β越小，T H ∞则越大即随2a β不断增大，T H ∞亦不断增大。

当a 2β增加到等于最大角max ,2a β时，g u H T 222=∞。

以上分析表明，随叶片出口安装角a 2β的增加，流体从叶轮获得的能量越大。

因此，前弯式叶片所产生的扬程最大，径向式叶片次之，后弯式叶片最小。

当三种不同的叶片在进、出口流道面积相等，叶片进口几何角相等时，后弯式叶片流道较长，弯曲度较小，且流体在叶轮出口绝对速度小。

因此，当流体流经叶轮及转能装置(导叶或蜗壳)时，能量损失小，效率高，噪声低。

但后弯式叶片产生的总扬程较低，所以在产生相同的扬程(风压)时，需要较大的叶轮外径或较高的转速。

为了高效率的要求，离心泵均采用后弯式叶片，通常a 2β为20°～30°。

9. 轴流式泵与风机与离心式相比较，有何性能特点？使用于何种场合？答:轴流式泵与风机的性能特点是流量大，扬程低，比转数大，流体沿轴向流入、流出叶轮。

目前国内外大型电站普遍采用轴流式风机作为锅炉的送引风机、轴流式水泵作为循环水泵。

10. 轴流式泵与风机的扬程（全压）为什么远低于离心式？答：因为轴流式泵与风机的能量方程式是：T H =22212v v g-＋22122w w g - ⑴ 离心式泵与风机的能量方程式是:T H ∞=22212v v g -＋22212u u g-＋22122w w g - ⑵ 因为⑴式中1u =2u =u 故流体在轴流式叶轮中获得的总能量远小于离心式。

第二章1． 在泵与风机内有哪几种机械能损失？试分析损失的原因以及如何减小这些损失。

答：（1）机械损失：主要包括轴端密封与轴承的摩擦损失及叶轮前后盖板外表面与流体之间的圆盘摩擦损失两部分。

轴端密封和轴承的摩擦损失与轴端密封和轴承的结构形式以及输送流体的密度有关。

这项损失的功率P ∆约为轴功率的1％—5％，大中型泵多采用机械密封、浮动密封等结构，轴端密封的摩擦损失就更小。

圆盘摩擦损失是因为叶轮在壳体内的流体中旋转，叶轮两侧的流体，由于受离心力的作用，形成回流运动，此时流体和旋转的叶轮发生摩擦而产生能量损失。

这项损失的功率约为轴功率的2％-10％，是机械损失的主要部分。

提高转速，叶轮外径可以相应减小，则圆盘摩擦损失增加较小，甚至不增加，从而可提 高叶轮机械效率。

（2）容积损失：泵与风机由于转动部件与静止部件之间存在间隙，当叶轮转动时，在间隙两侧产生压力差，因而时部分由叶轮获得能量的流体从高压侧通过间隙向低压侧泄露，这种损失称容积损失或泄露损失。

容积损失主要发生在叶轮人口与外壳密封环之间及平衡装置与外壳之间。

如何减小：为了减少进口的容积损失，一般在进口都装有密封环(承磨环或口环)，在间 隙两侧压差相同的情况下，如间隙宽度b 减小，间隙长度l 增加，或弯曲次数较多，则密封效果较好，容积损失也较小。

（3）流动损失：流动损失发生在吸入室、叶轮流道、导叶与壳体中。

流体和各部分流道壁面摩擦会产生摩擦损失；流道断面变化、转弯等会使边界层分离、产生二次流而引起扩散损失；由于工况改变，流量偏离设计流量时，入口流动角与叶片安装角不一致，会引起冲击损失。

如何减小：减小流量可减小摩擦及扩散损失，当流体相对速度沿叶片切线流入，则没有冲击损失，总之，流动损失最小的点在设计流量的左边。

2． 为什么圆盘摩擦损失属于机械损失？答：因为叶轮在壳体内的流体中旋转，叶轮两侧的流体，由于受离心力的作用，形成回流运动，此时流体和旋转的叶轮发生摩擦而产生能量损失。

由于这种损失直接损失了泵与风机的轴功率，因此归属于机械损失。

3． 功率分为哪几种？它们之间有什么关系？答：常用功率分为原动机功率g P 、轴功率P 和有效功率e Pg P =g η,g in PP =tm ηg Pe P =ηP4.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。