泵与泵站第二章课后习题答案

1、 泵与泵站第二章 课后习题答案 【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：?mPPHa2010131011? 进水水箱测压管水头：?mPPHa21018.01022?（“-”表示在泵轴以下） mHHHST22)2(2021? （2）泵的吸水地形高度：mHHss22? （3）泵的压水地形高度：mHHsd201? 【2】解答：如图（a），mHass3)(? 据题意：mHHHassCssbss3)()()(? 以泵轴为基准面 （1）b水泵位置水头：AbHZ? b水泵吸水池测压管水柱高度：?

2、mh51015.0? b水泵吸水池测压管水头：?mHhZHAb5?测 b水泵?mHHHHAAbss35500)(?测 解得：mHA2? （2）c水泵位置水头：mZc5?（在泵轴以下） c水泵吸水池测压管水柱高度：?1010101?ccPPh c水泵吸水池测压管水头：)(151010105mPPhZHccc?测 c水泵?mPPHHcccss31015151000)(?测H 解得：atmPc2.1? 【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?gvhHHssdv （见P24

3、，公式2-30） 真空表安装在泵轴处，02z? 则：gvhHHsssv221? 计算水泵的吸水管流速：smDQAQvs/27.1)44.014.3(16.0)4(2211? 泵吸水地形高度：mHss33235? 吸水管水头损失：mlihs17.11300057.0111? 则：真空表读数OH25.48.9227.1171.1322mHv? 760mmHgOH1012?matm 则：mmHg2337625.4OH25.42?m% 真空度 =%5.57100%OH10OH25.4OH10100%222?mmmPPPava （2）泵的静扬程：?mHST5.521012325.74? 压水管水头损失：

4、mlihd32.312000116.0122? 管道总水头损失：mhhhds49.432.317.1? 总扬程：mhHHST99.5649.45.52? （3 ）轴功率：kw66.1277.0100099.5616.08.910001000?gQHN 【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：gPgPgvZEa?00202000 1-1 断面：gPgvzHgPgvZEss?121121112)2(2? 2-2 断面：gPgvzHgPgvZEss?222222222)2(2? 3-3 断面：gPgvHgPgvZEaST?222332333

5、 吸水管水头损失： gvzHHgvzHgPPEEhssvssas22222121110? 得：gvzHhHsssv2221? 压水管水头损失： STssdSTssadHgvvzHHHgvvzHgPPEEh?222223222322232? 得： STssddHgvvzHhH?222322 泵装置总扬程dvHHH? 则：STssdsssdvHgvvzHhgvzHhHHH?2222232221 ? ?STdsHgvgvvzhh?22232221（总水头损失dshhh?） ?zgvvgvHhST22222123 忽略流速差，即21vv? ，022221?gvv； 压力表和真空表沿泵轴安装，即0?z

6、则最后：gvhHHST223? 【5】 解答：泵的基本方程式：)(1)(12222222222?ctgCuugctgCuguuCgHrruT? 叶轮出口牵连速度：）（s/m25.216028.014.314506022?Dnu? 叶轮出口面积：）（2222m035.004.028.014.3?bDF? 径向流速：）（s/m57.38035.02T2TTrQQFQC? 代入基本方程式，得理论特性曲线： TTTQctgQH86.14408.40)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。 因为：在泵的基本方程

7、式的推导过程中，液体密度被消掉了，因此，水泵的理论扬程和液体密度无关，水泵的实际特性曲线是在水泵的理论扬程HT和QT关系曲线的基础上减去各种泵内的损失绘制的，液体的其他物理特性和水相同，则，其在水泵内部的各种损失和输送水时一样，因此，水泵的特性曲线Q-H不变。 水泵的轴功率和液体密度 有关，?1000gQHN?，N和?成正比，当水?3.1?时，则功率变为原来的1.3倍。 （2）压力表读数变为原来的1.3倍。 因为：如问题（1）所示，输送液体的密度改变，扬程不变，则其压力表读数dH不变，泵的压力表读数：)MPa(ddgHP?，和密度成正比，当水?3.1?时，则dP变为原来的1.3倍。 （3）以吸

8、水池水面为基准面，吸水池和高位水池的高度差：mZ48? 高位水池的测压管内液柱高度：? ?mggPPha9.73.11210013.15?水? 静扬程：mhZHST9.559.748? 【7】解答：测压管水头：hZHg?测 Z位置水头 hg?测压管内水柱高度（压强水头） 管道水头损失：12HHh?（计算段前后测压管水头差）=2SQ 测压管水头线：沿程测压管水头的连线，以管道长度为横坐标，测压管水头高度为纵坐标，绘制测压管水头线，曲线趋势是下降。 管道水头损失特性曲线：以流量为横坐标，管道水头损失为纵坐标，绘制曲线，曲线的趋势为上升。 【8】解答：如图，则，A表显示的为水泵压力表读数，C表显示为

9、水泵真空表读数，B点显示为闸阀后的压力表读数。 （1）A、B读数一样，测压管水面高度一样。 因为：闸阀全开，阀门前后的水头损失不计，则A、B点压力相同。 （2）A表读数增大，B表读数减小，A测压管水面高度增加，B测压管水面高度减小。 因为：闸阀关小，流量减小。水泵的工况点向流量Q减小，扬程H增大的方向移动。水泵的总扬程dvHHH? ，真空表读数gvhHHsssv221?，闸阀关小时，流量减小，则sh?减小，1v减小，ssH不变，则vH读数减小，而总扬程H是增大的，因此dH是增大的，即A表读数增大。 闸阀关小，闸阀段的水头损失增大，则A、B压力表（或测压管高度）之差即为闸阀段的水头损失。B点的压

10、力表读数亦可表示为BDBDhH?，闸阀关小，流量减小，2QShBDBD?减小，BDH不变，则B点的压力表读数减小，对应的测压管水面高度减小。 （3）C表读数减小，C比压管水面高度增加。 因为：如（1）问中，vH读数减小，即C表读数减小。又因为C表处为负压，C表读数减小，对应的测压管水面高度增加。 【9】解答：（1）不一定。因为可能调节出水泵的高效段，则，水泵的效率降低。 【10】解答：（1）一样。 因为：总扬程hHHST?。两种情况，静扬程STH一样，水头损失一样，则总扬程一样。 （2）水泵装置的总扬程增加，则水泵的工况点向流量减小、扬程增加的方向移动，水泵的轴功率降低，电耗减小。 因为：静扬

11、程STH增加，则总扬程增加。其管道特性曲线变化如图。 【12】解答：意义：，和定速运行时水泵工作的高效段相比，通过调速运行，水泵形成了一系列的Q-H曲 线，对应着一系列的高效段，从而将一个泵的高效工作段扩展为一个高效区，大大扩展了水泵的高效工作范围。从而有效的解决了供水过程中，水量逐时变化情况下，水泵的高效、节能工作的问题。 【13】解答： 优点：（1）保持管网等压供水（即静扬程不变）；（2）节能 注意：（1）调速后的转速和水泵的临界转速不能重合、接近或成倍数。 （2）调速不能超过泵的额定转速，即一般不轻易调高。 （3）为了节约投资，一般采用定速泵和调速泵并联工作。 （4）泵的调速范围应该保证

12、调速泵和定速泵的工况都在高效段运行。 【14】解答：比转速不变。 因为调速后满足比例率：2121nnQQ? ，22121?nnHH 比转速43111165.3HQnns? 比转速： 14311123123221123243114321122112243222265.365.365.365.3ssnHQnnnnnHQnHnnQnnHQnn? 【15】解答： 据已知：比例尺41?实DDm?，min/730/11Q8.0rnsLmHmmm?， 实际泵min/960rn?实 根据相似律：实实nnQQmm3s? ，22?实实nnHHmm? 则：实际泵流量：sLnnQQmm/926730419601133

13、?实实 mnnHHmm22730419608.0222222?实实 【16】 解答：该水泵的比转速：min/10050032.0290065.365.34343rHQnns? 参考P54，min/100rns?的相对性能曲线， 铭牌上参数即为：sLQ/320?，mH500?，kwN9.220?，%5.680? 根据公式：0QQQ? 0HHH? 0NNN? 【17】解答：min/12718000706.0rns? 我国的比转速为美国的0.0706倍，日本的0.47倍。 【18】解答： 12Sh-19水泵的特性曲线见P60，图2-50 据题意，已知：mHST14?，52/225msS?，mmD29

14、02? 则其管道特性曲线为：2222514QSQHhHHSTST? 绘制：管道特性曲线?hQ? Q(L/s) 150 175 187.5 200 225 250 Q(m3/s) 0.15 0.175 0.1875 0.2 0.225 0.25 H 19.1 20.9 21.9 23.0 25.4 28.1 ?hQ?曲线交?HQ?曲线于A点，A点即为水泵的工况点，对应流量为QA=195L/s，扬程HA=22.8m。 流量减少12，则减少后流量为QB=（1-12）×196171.6L/s，扬程为mQHBB6.20225142?，其工况点移动到B（171.6，20.6）点 其等效率曲线系数

15、：7001716.06.2022?BBQHk（s2/m5） 等效率曲线：22700QkQH? 绘制：等效率曲线2kQH?Q(L/s) 150 175 187.5 200 225 250 Q(m3/s) 0.15 0.175 0.1875 0.2 0.225 0.25 H 15.8 21.4 24.6 28.0 35.4 43.8 2kQH?曲线过B点，交?HQ?曲线于'B点，'B点即为水泵对应B点的相似工况点，对应流量为'BQ=185L/s，扬程'BH=24.0m。 根据切削律：BBBDDQQ22'? 切削后叶轮直径：mmDQQDBBB267290185

16、6.17122'? 切削量：%9.7%100290267290%100222?DDDB Q(L/s) 0 80 160 240 320 400 Q(m3/s) 0 0.08 0.16 0.24 0.32 0.40 cH 48 48 48 48 48 48 05101520253035404550150200250300 【19】解答：铭牌的参数为泵设计工况时的参数，即水泵的水力效率最高时的工作参数。因此在描述水泵性能时，应该强调前提是在设计工况时，泵能打多少水，扬程多高。 【21】解答：（1）相当于水泵和水箱联合供水的工作方式。 14SA-10泵特性曲线见P32。 以吸水池水面为基准面

17、。 密闭高位水箱的测压管水头为：?mHc481015.31000.123? B点测压管水头为：?mHB404212100120? 水泵特性曲线折引到B点，折引后：22200'QHQSHhHHABAB? 水池供水特性曲线折引到B点：22'13048QQSHhHHBCcBCcc? 绘制：水泵折引后特性曲线?'HQ? Q(L/s) 0 80 160 240 320 400 Q(m3/s) 0 0.08 0.16 0.24 0.32 0.40 H 72 77 76 73 69 59 ABh? 0 1.3 5.1 11.5 20.5 32.0 'H 72 75.7 70.

18、9 61.5 48.5 27.0 绘制：高位水池供水折引后特性曲线?'cHQ? （Q-H） ?hQ? 2kQH? A QA B QB HB B' 'BQ 'BH BCh? 406080（Q-H） C A' A ） 0204060080160240320400480（Q-H）' （Q-H） HB=40 A' A QA （HA） 0 0.8 3.3 7.5 13.3 20.8 'H 48 8047.2 44.7 40.5 34.7 27.2 绘制：40?BH直线，交?'cHQ?于C点，则C点对应的流量QC=245L/s为高位水箱的出流流量，交?'HQ?于A'点，过A'点做纵轴平行线，交?HQ?于A点，A点即为水泵的工况点，对应流量为QA=350L/s，扬程HA=65m。 B点的流量：sLQQQCAB/595350245? 020080160240320400480 （图1） （2）相当于水泵同时向两个水箱供水的问题。 如上图，绘制：水泵折引后特性曲线?'HQ? 绘制：40?BH直线，交?'HQ?于A'点，过A'点做纵轴平行线，交?HQ?于