第二章 流体输送机械
基本概念：
1、区分离心泵的气缚和气蚀现象、扬程与升扬高度、工作点与设计点等概念。
答：离心泵在启动过程中若泵壳内混有空气或未灌满泵，则泵壳内的流体在随电机作离心运动产生负压不足以吸入液体至泵壳内，泵像被“气体”缚住一样，称离心泵的气缚现象；危害是使电机空转，容易烧坏电机；避免或消除的方法是启动前灌泵并使泵壳内充满待输送的液体，启动时关闭出口阀。
“汽蚀现象”则是由于泵内某处的绝对压力低于操作温度下液体的饱和蒸汽压，也就是说当泵壳内吸入的液体在泵的吸入口处因压强减小恰好汽化时，给泵壳内壁带来巨大的水力冲击，使壳壁像被“气体”腐蚀一样，该现象称为汽蚀现象；汽蚀的危害是损坏泵壳，同时也会使泵在工作中产生振动，损坏电机；降低泵高度能避免汽蚀现象的产生。
可见二者产生的原因不同，现象不同，后果亦不同。但都是离心泵正常操作所不允许的现象。
离心泵的扬程是指泵给以单位重量液体的有效能量, 液体获得能量后，可将液体升扬到一定高度△z，而且还要用于静压头的增量△p/ρg和动压头的增量△u2/2g及克服输送管路的损失压头，而升扬高度是指将液体从低处送到高处的垂直距离△z，可见，升扬高度仅为扬程的一部分，泵工作时，其扬程大于升扬高度。
离心泵的特性曲线He－Qe与管路的特性曲线H－Q二者的交点称为泵在该管路上的工作点。意味着它所对应的流量和压头，既能满足管路系统的要求，又能为离心泵所提供。换言之，工作点反映了某离心泵与某一特定管路相连接时的运转情况,离心泵只能在这一点工作。
离心泵的设计点存在于离心泵的效率与流量的特性曲线中，是指离心泵在一定转速下的最高效率点。泵在与最高效率相对应的流量及压头下工作最为经济，在与最高效率点对应的Q、H、N值被称为最佳工况参数。
2离心泵的工作点是怎么确定的？离心泵流量调节方法有哪些？各种方法的实质及优缺点。
答：离心泵的特性曲线He－Qe与管路的特性曲线H－Q二者的交点称为泵在该管路上的工作点。
《第二章流体输送机械》习题解答
1）某盛有液体的圆筒容器，容器轴心线为铅垂向，液面水平，如附图中虚线所示。当容器以等角速度ω绕容器轴线旋转，液面呈曲面状。试证明：
①液面为旋转抛物面。
②。
③液相内某一点（r，z）的压强。式中ρ为液体密度。
解 题给条件下回旋液相内满足的一般式为
（常量）
取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0,P=P0,∵C=P0
故回旋液体种，一般式为
① 液面为P=P0的等压面
，为旋转抛物面
②
又
即：h0=
∴H=2h0
③某一点（r,Z）的压强P:
2）直径0.2m、高0.4m的空心圆桶内盛满水，圆筒定该中心处开有小孔通大气，液面和顶盖内侧面齐平，如附图所示，当圆筒以800rpm转速绕容器轴心线回旋，问：圆筒壁内侧最高点和最低点的液体压强各为多少？
解
取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0,
P=P0 ,∴C=P0
故回旋液体种，一般式为
B点：Z=0,r=R=0.1m,
C点:Z=-0.4m,r=0.1m,
3）以碱液吸收混合器中的CO2的流程如附图所示。已知：塔顶压强为0.45at（表压），碱液槽液面和塔内碱液出口处垂直高度差为10.5m，碱液流量为10m3/h，输液管规格是φ57×3.5mm，管长共45m（包括局部阻力的当量管长），碱液密度，粘度，管壁粗糙度。试求：①输送每千克质量碱液所需轴功，J/kg。②输送碱液所需有效功率，W。
解 ①
,查得
∴
②
4）在离心泵性能测定试验中，以2 泵汲入口处真空度为220mmHg，以孔板流量计及U形压差计测流量，孔板的孔径为35mm，采用汞为指示液，压差计读数，孔流系数，测得轴功率为1.92kW，已知泵的进、出口截面间的垂直高度差为0.2m。求泵的效率η。
解
5）IS65-40-200型离心泵在时的“扬程～流量”数据如下：
第二章 流体输送机械
离心泵特性
【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m3/h，泵出口压力表读数为350kPa，泵入口真空表读数为30kPa。若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm，吸入管与压出管内径分别为350mm及310 mm，试求泵的扬程。
解 水在15℃时./39957kgm，流量/Vqmh3540
压力表350MpkPa，真空表30VpkPa（表压）
压力表与真空表测压点垂直距离00.35hm
管径..12035031dmdm，
流速
/ ./(.)1221540360015603544Vqumsd
. ../.221212035156199031duumsd
扬程 222102MVppuuΗhρgg
()(.)(.)....332235010301019915603599579812981
....m0353890078393 水柱
【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m3的水溶液，其他性质可视为与水相同。若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：(1)泵的压头（扬程）有无变化；(2)若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3)泵的轴功率有无变化。
解 (1)液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。（见教材）
(2)液体密度增大，则出口压力表读数将增大。
(3)液体密度增大，则轴功率VqgHP将增大。
【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min时，水的流量为18m3/h，扬程为20m(H2O)。试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min时，泵的流量与扬程将变为多少？
第二章 流体输送机械
第 页 1 第二章 流体输送机械
2-l 在用常温水(其密度为1000kg/m3)测定离心泵性能的实验中，当水的流量为26m3/h时，泵出口压力表读数为1.52×105Pa，泵入口处真空表读数为185mmHg，轴功率为2.45KW，转速为2900r/min。真空表与压力表两测压口间的垂直距离为400mm，泵的进、以口管径相等，两测压口间管路的流动阻力可以忽略不计。试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。
解：在两测压口间列柏努利方程：
fHgugpzHegugpz2222222111
其中：z1=0，p1=-185mmHg=-2.466×104Pa，u1=u2,z2=0.4m，p2=1.52×105Pa，0fH
mgppzzHe41.1881.9100010466.21052.104.0451212
kWWgQHeNe304.110304.181.9100041.183600263
则效率为：%23.53%10045.2304.1%100NNe
该效率下的性能参数：
hmQ/263，mH41.18，kWN45.2，%23.53
2-2 某台离心泵在转速为2950r/min时，输水量为18m3/h，压头为20m H20。现因电动机损坏，用一转速为2900r/min的电动机代用，问此时泵的流量、压头和轴功率各为多少(泵功效率取60％)？
解：转速变化后，其他参数也相应变化。 第二章 流体输送机械
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