《泵与泵站》(第五版)第2章叶片式泵.

第2章叶片式水泵2.1 离心泵的基本构造和工作原理2.1.1 两个例子在介绍离心泵的工作原理之前，我们首先来看下面两个生活中经常见到的现象：（1）在雨天，旋转雨伞，水滴沿伞边切线方向飞走，旋转的雨伞给水滴以能量，旋转的离心力把雨滴甩走，如图2-1所示。

（2）旋转小桶，在垂直平面上旋转一个小桶，当小桶旋转速度较慢时，小桶旋转到上面时，桶里面的水就会流出来；当小桶旋转速度加快到一定程度时，小桶里面的水就不会流出来，反而会压向桶底，若在小桶底部打一个小洞，桶里面的水就会从小洞喷溅出去。

这同样是旋转的离心力给水以能量，旋转的离心力把水甩走。

如图2-2所示。

从以上两个例子中可以看出旋转的离心力能给水增加能量。

2.1.2 离心泵的工作原理离心泵就是根据上述离心力甩水的原理设计出来的。

与以上两个例子不同的是离心泵的各个部件都是经过专门水力计算和水力试验而设计完成的。

离心泵工作原理就是利用水泵叶轮高速旋转的离心力甩水，使得水的能量增加，能量增加的水通过泵壳和水泵出口流出水泵，再经过压水管输往目的地。

离心泵的工作过程如下：离心泵在启动之前，应先用水灌满泵壳和吸水管道，然后驱动电机，使叶轮和水作高速旋转运动，此时，水受到离心力的作用被甩出叶轮，经蜗形泵壳中的流道而流入水泵的压力管道，由压力管道而输入管网中去。

在这同时，水泵叶轮中心处由于水被甩出而形成真空，吸水池中的水在外界大气压的作用下，通过吸水管而源源不断地流入水泵叶轮，水又受到高速转动叶轮的作用，被甩出叶轮而输入压力管道。

这样，就形成了离心泵的连续输水。

12离心泵工作过程实际上就是一个能量传递和转化的过程，它把原动机（电机）的高速旋转的机械能转换成水的动能和势能。

在能量传递和转化过程中，就伴随着许多能量损失，这种能量损失越大，说明该离心泵的性能越差，工作效率越低。

2.1.3 离心泵的基本构造图2-3所示为单级单吸离心泵的基本构造。

主要包括有蜗壳形的泵壳1，其作用是收集叶轮甩出的水；泵轴2，从原动机获取能量并带动叶轮旋转；装于泵轴2上的叶轮3，高速旋转甩水增加水的能量；吸水管4，与泵壳上的进口相连接；压水管5，与泵壳上的出口相连接；底阀6，安装于吸水管进口，在给泵壳与吸水管路灌水时，防止水倒流回吸水池；控制阀门7，安装于压水管上，起控制和调节作用；灌水漏斗8，水泵在启动时，从这里灌水；泵座9，支撑并固定泵壳。

泵与泵站第五版答案【篇一：泵与泵站(第五版)课后答案_第二章】1】．（1）已知，出水水箱内绝对压强p1=3.0atm，进水水箱绝对压强p2=0.8atm以泵轴为0-0线，大气压pa=1atm出水水箱测压管水头：h1??p1?pa??10??3?1??10?20m进水水箱测压管水头：h2??p2?pa??10??0.8?1??10??2m（“-”表示在泵轴以下）hst?h1?h2?20?(?2)?22m【2】．解答：如图（a），hss(a)?3m据题意：hss(b)?hss(c)?hss(a)?3m 以泵轴为基准面（1）b水泵位置水头：zb?hab水泵吸水池测压管水柱高度：h??0.5?1??10??5m b水泵吸水池测压管水头：h测?zb?h?ha???5?m b水泵hss(b)?0?h测?0??ha?5??5?ha?3m 解得：ha?2m（2）c水泵位置水头：zc??5m（在泵轴以下）c水泵吸水池测压管水柱高度：h??pc?1??10?10pc?10c水泵吸水池测压管水头：h测?zc?h??5?10pc?10?10pc?15(m)c水泵hss(c)?0?h测?0??10pc?15??15?10pc?3mh 解得：pc?1.2atm【3】．解答：（1）根据给定的流量和管径，查《给水排水设计手册》第一册，得：吸水管沿程水头损失系数i1?5.7‰ 压水管沿程水头损失系数i1?11.6‰ （2）泵的吸水地形高度：hss?h2??2m （3）泵的压水地形高度：hsd?h1?20mv12?z真空表读数：hv?hsd??hs? （见p24，公式2-30） ?2g2真空表安装在泵轴处，?z?0 2v12则：hv?hss??hs?2g计算水泵的吸水管流速：v1?qq0.16???1.27m/s a1?ds23.14?0.42)()(44泵吸水地形高度：hss?35?32?3m吸水管水头损失：?hs?i1?l1?1?0.0057?30?1?1.17m1.272?4.25mh2o 则：真空表读数hv?3?1.171?2?9.8∵1atm?10mh2o?760mmhg则：4.25mh2o?4.25?76?323mmhg% 真空度=pa?pv10mh2o?4.25mh2o?100%??100%?57.5% pa10mh2o（2）泵的静扬程：hst??74.5?32???2?1??10?52.5m压水管水头损失：?hd?i2?l2?1?0.0116?200?1?3.32m 管道总水头损失：?h??hs??hd?1.17?3.32?4.49m 总扬程：h?hst??h?52.5?4.49?56.99m（3）轴功率：n??gqh1000?9.8?0.16?56.99??127.66kw1000?1000?0.7【4】．解答：以吸水池水面为基准面列0-0，1-1，2-2，3-3断面能量方程如下：2v0pp0-0断面：e0?z0??0?0?0?a2g?g?gv12pv12p?z11-1断面：e1?z1???(hss?)??12g?g22g?g22v2p2v2p?z2-2断面：e2?z2???(hss?)??22g?g22g?g22v3p3v3p??hst??a 3-3断面：e3?z3?2g?g2g?g吸水管水头损失：pa?p?z?v12?1?hs?e0?e1???hss????hv?g2?2g??z?v12?得：hv??hs??hss? ??2?2g??z?v12???hss???2?2g?压水管水头损失：2222p2?pa??v3?v3?z?v2?z?v2??hd?e2?e3???hss????hst?hd??hss????hst?g2?2g2?2g??22?v3?z?v2?得：hd??hd??hss??hst ??2?2g?∵泵装置总扬程h?hv?hd22?v3?z?v12?z?v2??则：h?hv?hd??hs??hss???hd??hss????hst ??2?2g2?2g??22v3v12?v2???hs??hd???z???hst（总水头损失?h??hs??hd）2g2g??h?hst22?v12?v2?v3? ?????z??2g?2g?2v12?v2?0；忽略流速差，即v1?v2，2g压力表和真空表沿泵轴安装，即?z?0 则最后：h?hst2v3??h?2g【5】．解答：泵的基本方程式：ht?叶轮出口牵连速度：u2?u112c2u?u2?2(u2?c2rctg?)?(u2?u2c2rctg?2) gggn?d21450?3.14?0.28??21.25（m/s）6060叶轮出口面积：f2??d2?b2?3.14?0.28?0.04?0.035 （m2）径向流速：c2r?qtq?t?28.57q（ tm/s）f20.035代入基本方程式，得理论特性曲线： ht?1(21.252?21.25?28.57qt?ctg30?)?46.08?107.04qt 9.8【6】．解答：（1）q-h关系曲线不变；相同工况下，需要的功率增加为原来的1.3倍。

《泵与风机》Pump&fan一、课程基本信息学时:32学分：2考核方式：考试（平时成绩占总成绩的30%）中文简介：《泵与泵站》是给水排水工程专业的一门专业必修课。

主要讲述离心泵的工作原理、基本性能、水泵机组配置、运行工况的图解法和数解法原理、泵站对土建的要求和特点、泵站噪声消除及其维护管理方法；介绍其它泵与风机的基本性能及其应用；学会给水泵站和排水泵站设计的原理和方法。

是《环境工程学》、《建筑给水排水工程》和《给水排水管网工程》等专业课的基础课程。

二、教学目的与要求第一章绪论1.掌握水泵的定义；2.了解合理设计泵站具有重要的经济意义；3.按工作原理对水泵进行分类；4.了解不同种类水泵的使用范围及发展趋势。

第二章叶片式水泵1.识读水泵构造图，能准确说出离心泵各部件的构造特点和作用；2.理解水泵的工作原理，水泵铭牌意义，叶片泵基本方程式的意义；3.学会计算水泵配套电机的耗电量和电费；4.掌握闭闸启动、比例律、相似工况抛物线（也称等效率曲线）、比转数（ns）、切削律、切削抛物线、横加法原理、允许吸上真空高度HS等重要概念；5.掌握推导水泵扬程公式及公式应用方法，掌握绘制水头损失特性曲线、水泵装置的管道系统特性曲线和图解法求水泵工况点的方法，掌握水泵串联、并联、调速及换轮运行的特性曲线绘制方法，掌握准确计算水泵安装高度的方法；6.了解叶片泵常用的几种调节方法，了解水泵并联后流量、杨程及轴功率变化规律，了解水泵调速和换轮运行的优点，了解水泵启动前的准备工作、水泵的启动程序和停车程序，水泵性能曲线型谱图及其应用，了解轴流泵、混流泵的适应范围及使用条件，了解给排水工程中常用叶片泵的使用和安装特点；7.简述水泵的型号意义并归纳总结水泵运行中应注意的问题。

第三章其它水泵1.了解射流泵构造、工作原理及应用；2.了解往复泵的构造、工作原理及应用；3.了解螺旋泵的构造、工作原理及应用；4.了解真空泵的构造、工作原理及应用；5.了解离心式风机和轴流式风机的构造、性能参数及应用。

【P107习题】【1】．（1） 已知，出水水箱内绝对压强P 1=3.0atm ，进水水箱绝对压强P 2=0.8atm以泵轴为0-0线，大气压P a =1atm 出水水箱测压管水头：()()m P P H a 2010131011=⨯-=⨯-=进水水箱测压管水头：()()m P P H a 21018.01022-=⨯-=⨯-=（“-”表示在泵轴以下）m H H H ST 22)2(2021=--=-=（2）泵的吸水地形高度：m H H ss 22-== （3）泵的压水地形高度：m H H sd201==【2】．解答：如图（a ），m H a ss 3)(=据题意：m H H H a ss C ss b ss 3)()()(===以泵轴为基准面（1）b 水泵位置水头：A bH Z =b 水泵吸水池测压管水柱高度：()m h 51015.0-=⨯-= b 水泵吸水池测压管水头：()m H h Z H A b 5-+=+=测 b 水泵()m H H H H A A b ss 35500)(=-=--=-=测解得：m H A 2=（2）c 水泵位置水头：m Z c5-=（在泵轴以下）c 水泵吸水池测压管水柱高度：()1010101-=⨯-=c c P P h c水泵吸水池测压管水头：)(151010105m P P h Z H c c c -=-+-=+=测c 水泵()m P P H H c c c ss 31015151000)(=-=--=-=测H解得：atm P c2.1=【3】．解答：（1）根据给定的流量和管径，查《给水排水设计手册》第一册，得： 吸水管沿程水头损失系数7.51=i ‰压水管沿程水头损失系数6.111=i ‰ 真空表读数：2z221∆-+∑+=g v h H H s sdv （见P24，公式2-30）真空表安装在泵轴处，02z=∆ 则：gv h H H s ss v 221+∑+=计算水泵的吸水管流速：s m D Q A Q v s /27.1)44.014.3(16.0)4(2211=⨯===π 泵吸水地形高度：m H ss 33235=-=吸水管水头损失：m l i h s17.11300057.0111=+⨯=+⋅=∑则：真空表读数O H 25.48.9227.1171.1322m H v =⨯++=∵760mmHg O H 1012==m atm则：mmHg 2337625.4O H 25.42=⨯=m % 真空度=%5.57100%OH 10OH 25.4O H 10100%222=⨯-=⨯-m m m P P P a v a （2）泵的静扬程：()()m H ST 5.521012325.74=⨯-+-= 压水管水头损失：m l i h d32.312000116.0122=+⨯=+⋅=∑管道总水头损失：m h h h d s 49.432.317.1=+=∑+∑=∑总扬程：m h H H ST99.5649.45.52=+=∑+=（3）轴功率：kw 66.1277.0100099.5616.08.910001000=⨯⨯⨯⨯==ηρgQHN【4】．解答：以吸水池水面为基准面列0-0，1-1，2-2，3-3断面能量方程如下： 0-0断面：gPg P g v Z E a ρρ++=++=002020001-1断面：gP g v zH g P g v Z E ss ρρ121121112)2(2++∆-=++=2-2断面：gP g v zH g P g v Z E ss ρρ222222222)2(2++∆+=++=3-3断面：gPg v H g P g v Z E aST ρρ++=++=222332333吸水管水头损失：g v z H H g v z H g P P E E h ss v ss a s 22222121110-⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--=-⎪⎭⎫ ⎝⎛∆---=-=∑ρ得：g v z H h H ss s v 2221+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-+∑=压水管水头损失：ST ss d ST ss a d H g v v z H H H g v v z H g P P E E h --+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆++=--+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆++-=-=∑222223222322232ρ得：ST ss d d H g v v z H h H +--⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+-∑=222322∵泵装置总扬程d v H H H +=则：ST ss d ss s d v H g v v z H h g v z H h H H H +--⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+-∑++⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-+∑=+=2222232221 ()STd s H gv g v v z h h ++-+∆-∑+∑=22232221（总水头损失d s h h h ∑+∑=∑）⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--+++∑=z g v v g v H h ST22222123忽略流速差，即21v v ≈，022221=-gv v ； 压力表和真空表沿泵轴安装，即0=∆z 则最后：gv h H H ST223+∑+=【5】．解答：泵的基本方程式：)(1)(12222222222ββctg C u u gctg C u g u u C g H r r u T -=-=⋅=叶轮出口牵连速度：）（s /m 25.216028.014.314506022=⨯⨯==D n u π 叶轮出口面积：）（2222m 035.004.028.014.3=⨯⨯=⋅=b D F π径向流速：）（s /m 57.38035.02T 2T T rQ QF Q C ===代入基本方程式，得理论特性曲线 ：T T T Q ctg Q H 86.14408.40)3057.3825.2125.21(8.912-=︒⋅⨯-=【6】．解答：（1）Q-H 关系曲线不变；相同工况下，需要的功率增加为原来的1.3倍。

第二章：1.叶片式泵的定义和分类：（1）定义：依靠叶轮的高速旋转以完成其能量的转换。

由于叶轮中叶片形状的不同，旋转时水流通过叶轮受到的质量力就不同，水流流出叶轮时的方向也就不同。

（2）分类：根据叶轮出水的水流方向分离心泵（径向流）、轴流泵（轴向流）、混流泵（斜向流）2.离心泵的工作原理：当一个敞口圆筒绕中心轴作等角速旋转时，圆筒内的水面便呈抛物线上升的旋转凹面。

圆筒半径越大，转的越快时，液体沿圆筒壁上升的高度就越大。

启动前先用水灌满泵壳和吸水管道，驱动电机，叶轮高速转动，水被甩出叶轮流入管道，叶轮中心处由于水被甩出而形成真空，水在大气压作用下流入吸水口，又受到高速旋转的叶轮作用而被甩出，形成离心泵的连续输水3.叶片泵的基本性能参数：流量（抽水量）、扬程（总扬程）、轴功率、效率、转速、允许吸上真空高度（Hs）及气蚀余量（Hsv）4.离心泵的基本方程式的几点讨论：HT=（u2C2u-u1C1u）/g （1）为了提高泵的扬程和改善吸水性能大多数离心泵在水流进入叶片时使α1=90°即HT=u2C2u/g 为了使HT＞0 必须α2＜90°α2越小，泵的理论扬程越大（2）水流通过泵时，比能的增值HT与圆周速度u2有关u2=nπD2/60，水流在叶轮中所获得的比能与叶轮的转速n 叶轮的外径D2有关，增加叶轮转速或加大外径可提升泵的扬程（3）离心泵的理论扬程与液体密度无关。

液体在一定转速下所受的离心力与液体密度有关，液体受离心力所获得的扬程相当于离心力所造成的压强除以液体的ρg，它们对扬程的影响被消除。

液体密度越大，泵消耗的功率越大。

（4）HT=H1+H2，动扬程H2在总扬程中所占的百分比越小，泵壳内部的水力损失越小，泵的效率将提高高。

5.离心泵装置的总扬程：H=Hd（压力表读数）+Hv（真空表读数）Hst（泵静扬程）=Hss（吸水井至泵轴高差）+Hds（泵轴至测压管垂直距离）H=HsT+Eh（水头损失总和）6.实测特性曲线讨论：后弯式叶片的流道比较平缓，弯度小，叶槽内水力水头损失较小，有利于提高泵的效率（问答题：β角为什么采取后弯式）1.每一个流量Q都想应于一定的扬程H轴功率N效率η和允许吸上真空高度Hs。

无需财富值下载 【P 107习题】【1】．（1） 已知，出水水箱内绝对压强P 1=3.0atm ，进水水箱绝对压强P 2=0.8atm以泵轴为0-0线，大气压P a =1atm出水水箱测压管水头：()()m P P H a 2010131011=⨯-=⨯-=进水水箱测压管水头：()()m P P H a 21018.01022-=⨯-=⨯-=（“-”表示在泵轴以下）m H H H ST 22)2(2021=--=-=（2）泵的吸水地形高度：m H H ss 22-== （3）泵的压水地形高度：m H H sd 201==【2】．解答：如图（a ），m H a ss 3)(= 据题意：m H H H a ss C ss b ss 3)()()(===以泵轴为基准面（1）b 水泵位置水头：A b H Z =b 水泵吸水池测压管水柱高度：()m h 51015.0-=⨯-= b 水泵吸水池测压管水头：()m H h Z H A b 5-+=+=测 b 水泵()m H H H H A A b ss 35500)(=-=--=-=测 解得：m H A 2=（2）c 水泵位置水头：m Z c 5-=（在泵轴以下）c 水泵吸水池测压管水柱高度：()1010101-=⨯-=c c P P hc 水泵吸水池测压管水头：)(151010105m P P h Z H c c c -=-+-=+=测 c 水泵()m P P H H c c c ss 31015151000)(=-=--=-=测H 解得：atm P c 2.1=【3】．解答： （1）根据给定的流量和管径，查《给水排水设计手册》第一册，得： 吸水管沿程水头损失系数7.51=i ‰压水管沿程水头损失系数6.111=i ‰ 真空表读数：2z221∆-+∑+=g v h H H s sdv （见P24，公式2-30）真空表安装在泵轴处，02z=∆则：gv h H H s ss v 221+∑+=计算水泵的吸水管流速：s m D Q A Q v s /27.1)44.014.3(16.0)4(2211=⨯===π 泵吸水地形高度：m H ss 33235=-=吸水管水头损失：m l i h s 17.11300057.0111=+⨯=+⋅=∑则：真空表读数O H 25.48.9227.1171.1322m H v =⨯++=∵760mmHg O H 1012==m atm则：mmHg 2337625.4O H 25.42=⨯=m % 真空度=%5.57100%OH 10OH 25.4O H 10100%222=⨯-=⨯-m m m P P P a v a （2）泵的静扬程：()()m H ST 5.521012325.74=⨯-+-= 压水管水头损失：m l i h d 32.312000116.0122=+⨯=+⋅=∑ 管道总水头损失：m h h h d s 49.432.317.1=+=∑+∑=∑总扬程：m h H H ST 99.5649.45.52=+=∑+=（3）轴功率：kw 66.1277.0100099.5616.08.910001000=⨯⨯⨯⨯==ηρgQH N【4】．解答：以吸水池水面为基准面列0-0，1-1，2-2，3-3断面能量方程如下：0-0断面：gP g P g v Z E a ρρ++=++=002020001-1断面：gP g v z H g P g v Z E ss ρρ121121112)2(2++∆-=++=2-2断面：gP g v z H g P g v Z E ss ρρ222222222)2(2++∆+=++= 3-3断面：gP g v H g P g v Z E a ST ρρ++=++=222332333吸水管水头损失：g v z H H g v z H g P P E E h ss v ss a s 22222121110-⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--=-⎪⎭⎫ ⎝⎛∆---=-=∑ρ得：g v z H h H ss s v 2221+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-+∑=压水管水头损失：ST ss d ST ss a d H g v v z H H H g v v z H g P P E E h --+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆++=--+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆++-=-=∑222223222322232ρ得：ST ss d d H g v v z H h H +--⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+-∑=222322 ∵泵装置总扬程d v H H H +=则：ST ss d ss s d v H g v v z H h g v z H h H H H +--⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+-∑++⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-+∑=+=2222232221 ()ST d s H gv g v v z h h ++-+∆-∑+∑=22232221（总水头损失d s h h h ∑+∑=∑）⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--+++∑=z g v v g v H h ST22222123忽略流速差，即21v v ≈，022221=-gv v ； 压力表和真空表沿泵轴安装，即0=∆z 则最后：gv h H H ST223+∑+=【5】．解答：泵的基本方程式：)(1)(12222222222ββctg C u u gctg C u g u u C g H r r u T -=-=⋅=叶轮出口牵连速度：）（s /m 25.216028.014.314506022=⨯⨯==D n u π 叶轮出口面积：）（2222m 035.004.028.014.3=⨯⨯=⋅=b D F π径向流速：）（s /m 57.38035.02T 2T T r Q QF Q C ===代入基本方程式，得理论特性曲线：T T T Q ctg Q H 86.14408.40)3057.3825.2125.21(8.912-=︒⋅⨯-=【6】．解答：（1）Q-H 关系曲线不变；相同工况下，需要的功率增加为原来的1.3倍。