河北工程大学水电学院泵与风机常用公式及简答

1、圆周速度u: u=Dn60 轴面速度vm: vm=qVTA= qVAV 全压pT ： pT=(u2v2u-u1v1u)理论扬程HT: HT=1g(u2v2u-u1v1u) v2u=u2-v2ucot2HS= HS-10.33+Hamb+0.24-HV HV 为饱和蒸汽压头可由查表获得 Hamb为环境大气压头可由查表获得HS=pe-pVg+vs22g-h Hg=pe-pVg-hw-hpeg=Hamb hw=ldv22g=l4Rv22g pVg=HV h= hc+0.3Hg= HS- vs22g-hw hrphrm=u1p2u1m2=（D1pnpD1mnm）2比转速 ns ： 单吸多级泵 ns=3

2、.65nqvH34 多级泵第一级为双吸叶轮 ns=3.65nqv2（Hi）34汽蚀比转速c c=5.62nqvhr34PpPm=pm D2pD2m5npnm2mpmm qvpqvm=（D2pD2m）3npnm VpVmHpHm=（D2pnpD2mnm）2hphm pppm=pm（D2pnpD2mnm）2hphm泵：Pe=gqvH/1000 风机：Pe=qvp/1000=hVm =PePtm为传动效率， 电动机直轴联动: tm=1 联轴器直连传动tm=0.98 三角皮带传动：tm=0.95 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

3、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

4、;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。2.泵与风机有哪些主要的性能参数？铭牌上标出的是指哪个工况下的参数？答：主要性能参数有：流量、扬程（全压）、功率、转速、效率和汽蚀余量; 在铭牌上标出的是：额定工况下的各参数3.水泵的扬程和风机的全压二者有何区别和联

5、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

6、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。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

7、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。1.流体在旋转的叶轮内是如何运动的？各用什么速度表示？其速度矢量可组成怎样的图形？答：当叶轮旋转时，叶轮中某一流体质点将随叶轮一起做旋转运动。同时该质点在离心力的作用下，又沿叶轮流道向外缘流出。因此，流体在叶轮中的运动是一种复合运动。 叶轮带动流体的旋转运动，称牵连运动，其速度用圆周速度u表示；流体相对于叶轮的运动称相对运动，其速度用相对速度w表示； 流体相对于静止机壳的运动称绝对运动，其速度用绝对速度v表示.以上三个速度

8、矢量组成的矢量图，称为速度三角形。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；2）提高转速；3）加大叶轮外径；4）增大叶片出口安装角。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将使动能头显著增加，降低泵与风机的效率。比较之下，

9、用提高转速来提高理论能头，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： = 因素：转速；叶轮外径；密度（影响全压）、叶片出口安装角；进口绝对速度角。6.离心式泵与风机有哪几种叶片形式？为什么离心泵均采用后弯式叶片？答：后弯式、径向式、前弯式随叶片出口安装角的增加，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

10、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，通常为20°30°。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。这项损失的功率约为轴功率的15，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

11、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，如间隙宽度减

12、小，间隙长度增加，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,

13、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、轴功率和有效功率= = =1.两台几何相似的泵与风机，在相似条件下，其性能参数如何按比例关系变化？答：流量相似定律指出：几何相似的泵与风机，在相似工况下运行时，其流量之比与几何尺寸之比的三次方成正比、与转速比的一次方成正比，与容积效率比的一次方成正比。扬程相似定律指出：几何相似的泵与风机，在相似工况下运行时，其扬程之比与几何尺寸比的平方成正比，与转速比的平方成正比，与流动效率比的一次方成正比。功率相似定律指出：几何相似的泵与风机，在相似工况下运行时，其功率之比与几何尺寸比的五次方

14、成正比，与转速比的三次方成正比，与密度比的一次方成正比，与机械效率比的一次方成正比。2.当一台泵的转速发生改变时，其扬程、流量、功率将如何变化？答：流量 扬程 功率1,何谓汽蚀现象？它对泵的工作有何危害？答：汽泡的形成、发展和破裂以致材料受到破坏的全部过程，称为汽蚀现象。危害：（1）材料破坏 （2）噪声和振动（3）性能下降2.为什么要求有一定的几何安装高度?在什么情况下出现倒灌高度？答：提高吸水性能，使泵在设计工况下工作时不发生汽蚀;当吸水池液面压力等于该温度下液体所对应的饱和压力Pv时，出现倒灌高度。3.电厂的给水泵及凝结水泵为什么都安装在给水容器的下面？答：给水泵的吸入容器是除氧器，凝结水

15、泵的吸入容器是凝汽器，除氧器和凝汽器里都是饱和状态，即液面压力等于该温度下水的饱和压力。为了避免发生汽蚀，需采用倒灌高度，因此给水泵及凝结水泵都安装在水容器的下面。4.何谓有效汽蚀余量和必需汽蚀余量，二者有何关系？答：有效汽蚀余量：指泵在吸入口处，单位重量液体所具有的超过汽化压力（饱和蒸汽压力）的富余能量。必需汽蚀余量：指液体在泵吸入口的能头对压力最低点处静压能头的富余能头。二者关系：当（）时，泵内发生汽蚀；（时，泵内不发生汽蚀；（）时，处于临界状态。5产品样品中提供的允许汽蚀余量是怎样得到的？答：厂家通过汽蚀实验得到临界汽蚀余量，为保证泵不发生汽蚀，加一安全量，得允许汽蚀余量。6.为什么目前

16、多采用汽蚀余量来表示泵的汽蚀性能，而较少用吸上真空高度来表示？答：因为使用汽蚀余量时不需要进行换算，特别对电厂的锅炉给水泵和凝结水泵，吸入液面都不是大气压力的情况下，尤为方便。同时汽蚀余量更能说明汽蚀的物理概念，因此，目前已较多使用汽蚀余量。7.提高转速后，对泵的汽蚀性能有何影响？答：对同一台泵来说，当转速变化时，汽蚀余量随转速的平方成正比关系变化，即当泵的转速提高后，必需汽蚀余量成平方增加，泵的抗汽蚀性能大为恶化。8.为什么说汽蚀比转数也是一个相似特征数？使用无因次汽蚀比转数有何优点？答：因为汽蚀比转数是由流量相似定律和汽蚀相似定律推导而来的。因此也是一个相似特征数。优点：不需要进行单位换算

17、。 9.提高泵的抗汽蚀性能可采用那些措施？基于什么原理？答：一、提高泵本身的抗汽蚀性能(1)降低叶轮入口部分流速。一般采用两种方法：适当增大叶轮入口直径；增大叶片入口边宽度。也有同时采用既增大又增大的方法。这些结构参数的改变，均应有一定的限度，否则将影响泵效率。(2)采用双吸式叶轮。双吸式叶轮的必需汽蚀余量是单吸式叶轮的63。(3)增加叶轮前盖板转弯处的曲率半径,减小局部阻力损失。(4)叶片进口边适当加长。即向吸人方向延伸，并作成扭曲形。(5)首级叶轮采用抗汽蚀性能好的材料。2.什么是运行工况点？泵的扬程与泵装置扬程区别是什么？两者又有什么联系？ 答：将泵本身的性能曲线与管路特性曲线按同一比例

18、绘在同一张图上，则这两条曲线相交于一点，这点即泵在管路中的工作点。区别：泵的扬程：是提供能量的,随流量的增加扬程降低,曲线下降。装置扬程：管路系统所消耗的能量，随流量的增加，扬程增加，曲线上升。关系：当二者相等时，泵（风机）稳定工作。3.试述泵与风机的串联工作和并联工作的特点？答：并联特点：扬程彼此相等，总流量为每台泵（风机）输出流量之和。串联特点：流量彼此相等，总扬程为每台泵（风机）扬程之和。4.泵与风机并联工作的目的是什么？并联后流量和扬程（或全压）如何变化？并联后为什么扬程会有所增加？答：（1）泵与风机并联工作的目的是保证扬程相同时增加流量。（2）两台泵并联后的流量等于各泵流量之和，与各泵单独工作时相比，两台泵并联后的总流量小于各泵