泵与风机何川主编第四课后习题思考题全7章

1、绪论思虑题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：向锅炉连续供应拥有必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应冷却水。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：增补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杂物输送到贮灰场。送风机：向锅炉炉膛输送燃料燃烧所必要的空肚量。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纳哪一种型式的泵与风机为何答：泵按产生压力的大小分：低压泵、中压泵、高压泵风

2、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：来去泵、辗转泵其余种类：真空泵、发射泵、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：来去式风机、辗转式风机发电厂主要采纳叶片式泵与风机。此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对比，其流量大、压力小。故一般用于大流量低扬程的场合。当前，大容量机组多作为循环水泵及引送风机。3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：泵与风机的主要性能参数有：流量、扬程（全压）、功率、转速、效率和汽

3、蚀余量。在铭牌上标出的是：额定工况下的各参数4水泵的扬程微风机的全压二者有何差别和联系答：单位重量液体经过泵时所获取的能量增添值称为扬程；单位体积的气体经过风机时所获取的能量增添值称为全压联系：二者都反响了能量的增添值。差别：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。5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达给流体，使流体获取压力能和动能。吸入室：以最小的阻力损失指引液体安稳的进入叶轮，并使叶轮进口处的液体流速分布均匀。压出室：采集从叶轮流出的高速流体，而后以最小的阻力损失引入压水管或次级叶轮进口，

4、同时还将液体的部分动能转变成压力能。导叶：齐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变成压力能。密封装置：密封环：防范高压流体经过叶轮进口与泵壳之间的缝隙泄漏至吸进口。轴端密封：防范高压流体从泵内经过转动部件与静止部件之间的缝隙泄漏到泵外。离心风机叶轮：将原动机的机械能传达给流体，使流体获取压力能和动能蜗壳：齐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变成压力能。集流器：以最小的阻力损失指引气流均匀的充满叶轮进口。进气箱：改进气流的进气条件，减少气流分布不均而引起的阻力损失。6轴流式泵与风机有哪些主要部件各有何作用答：叶轮

5、：把原动机的机械能转变成流体的压力能和动能的主要部件。导叶：使经过叶轮的前后的流体拥有必定的流动方向，并使其阻力损失最小。吸入室（泵）：以最小的阻力损失指引液体安稳的进入叶轮，并使叶轮进口处的液体流速分布均匀。集流器（风机）：以最小的阻力损失指引气流均匀的充满叶轮进口。扩压筒：将后导叶流出气流的动能转变成压力能。7轴端密封的方式有几种各有何特色用在哪一种场合答：填料密封：结构简单，工作靠谱，但使用寿命短，广泛应用于中低压水泵上。机械密封：使用寿命长，密封成效好，摩擦耗功小，但其结构复杂，制造精度与安装技术要求高，造价贵。适用于高温高压泵。浮动环密封：相对与机械密封结构较简单，运行靠谱，密封成效

6、好，多用于高温高压锅炉给水泵上。8当前火力发电厂对大容量、高参数机组的引、送风机一般都采纳轴流式风机，循环水泵也愈来愈多采纳斜流式（混流式）泵，为何答：轴流式泵与风机与离心式对比，其流量大、压力小。故一般用于大容量低扬程的场合。所以，当前大容量机组的引、送风机一般都采纳轴流式风机。斜流式又称混流式，是介于轴流式和离心式之间的一种叶片泵，斜流泵部分利用了离心力，部分利用了升力，在两种力的共同作用下，输送流体，并提升其压力，流体轴向进入叶轮后，沿圆锥面方向流出。可作为大容量机组的循环水泵。9试简述活塞泵、齿轮泵及真空泵、发射泵的作用原理答：活塞泵：利用工作容积周期性的改变来输送液体，并提升其压力。

7、齿轮泵：利用一对或几个特别形状的辗转体如齿轮、螺杆或其余形状的转子。在壳体内作旋转运动来输送流体并提升其压力。发射泵：利用高速射流的抽吸作用来输送流体。真空泵：利用叶轮旋转产生的真空来输送流体。第一章思虑题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取能量，即流体经过叶轮后，压能和动能都获取提升，从而可以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，并提升其压力。流体沿轴向流入叶轮并沿轴向流出。2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构成如何的图形答：当叶轮旋转时，叶轮中

8、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。所以，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，称涉及运动，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。以上三个速度矢量构成的矢量图，称为速度三角形。3当流量大于或小于设计流量时，叶轮进、出口速度三角形如何变化答：进口速度三角形的变化：90，1。（如图a）当流量小于设计流量时：轴面速度v1mv1m，1190，1。（如图b）当流量大于设计流量时：轴面速度v1mv1m，11出口速度三角形w2v2w2v

9、2mv2mv2u2v2uv2u小于设计流量w2v2w2v2mv2mv2u2v2uv2u大于设计流量4离心式泵与风机当实质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，因为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，以致扬程(全压)降落。一般采纳环流系数k或滑移系数来修正。5为了提升流体从叶轮获取的能量，一般有哪几种方法最常采纳哪一种方法为何答：1）径向进入，即190；2）提升转速n；3）加大叶轮外径D2；4）增大叶片出口安装角2a。提升转速最有益，因为加大叶轮外径将使损失增添，降低泵的效率；提升转速则受汽蚀的限制，对风机则受噪声的限制。增大

10、叶片出口安装角2a将使动能头明显增添，降低泵与风机的效率。比较之下，用提升转速n来提升理论能头，还是当前广泛采纳的主要方法。6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）的要素有哪些答：泵：HT=1(u2v2uu1v1u)gv2v21u2u2212HT22122g2g2g风机：pTu2v2uu1v1u要素：转速n；叶轮外径D2；密度（影响全压）、叶片出口安装角2a；进口绝对速度1。7离心式泵与风机有哪几种叶片形式各对性能有何影响为何离心泵均采纳后弯式叶片答：后弯式、径向式、前弯式后弯式：2a90时，cot2a为正当，2a越小，cot2a越大，HT则越小。即随2a不停减小，HT亦不

11、停降落。当2a减小到等于最小角2a,min时，HT0。径向式：2a=90时，cot2a=0，v2u=u2。HTu22。g前弯式：2a90时，cot2a为负值，2a越大，cot2a越小，HT则越大即随2a2u2不停增大，HT亦不停增大。当2a增添到等于最大角2a,max时，HT2。g以上分析表示，随叶片出口安装角2a的增添，流体从叶轮获取的能量越大。所以，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。当三种不一样的叶片在进、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，曲折度较小，且流体在叶轮出口绝对速度小。所以，当流体流经叶轮及转能装置(导叶或蜗壳)时，能量损失小，

12、效率高，噪声低。但后弯式叶片产生的总扬程较低，所以在产生同样的扬程(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，离心泵均采纳后弯式叶片，平常2a为2030。8.轴流叶轮进、出口速度三角形如何绘制w、如何确定有何意义答：速度三角形一般只需已知三个条件即可画出，一般求出圆周速度u、轴向速度va、圆周分速vu即可按比率画出三角形。轴流式和离心式泵与风机速度三角形对比，拥有以下特色：一是流面进、出口处的圆周速度相同；二是流面进、出口的轴向速度也同样，即u2=u1=u；v1u=v2u=va所以，为研究方便起见，可以把叶栅进、出口速度三角形绘在一起。以以下图。w是叶栅前后相对速度w1和w2

13、的几何均匀值，其大小和方向由叶栅进、出口速度三角形的几何关系来确定。w=wa2(w1uw2u)2；=arctgwa=arctg2wa2wuw1uw2u意义：因为流体对孤立翼型的绕流，其实不影响来流速度的大小和方向，而对叶栅翼型的绕流，则将影响来流速度的大小和方向，所以在绕流叶栅的流动中，取叶栅的前后相对速度w1和w2的几何均匀值w作为无穷远处的来流速度。轴流式泵与风机与离心式对比较，有何性能特色使用于何种场合答:轴流式泵与风机的性能特色是流量大，扬程低，比转数大，流体沿轴向流入、流出叶轮。当前国内外大型电站广泛采纳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。轴流式泵与风机的扬程（全压

14、）为何远低于离心式答：因为轴流式泵与风机的能量方程式是：HT=v22v12w12w222g2g离心式泵与风机的能量方程式是:HT=v22v12u22u12w12w222g2g2g因为式中u1=u2=u故流体在轴流式叶轮中获取的总能量远小于离心式。轴流式泵与风机的翼型、叶栅的几何尺寸、形状对流体获取的理论扬程（全压）有何影响并分析提升其扬程（全压）的方法答：泵：HTcybuw2sintva2gcosbuw2风机：sincytva2cosPT增添弦长b；增大叶栅中翼型的升力系数cy；减小栅距t；增大；增添升力角均可提升泵与风机的扬程（全压）。泵与风机（课后习题答案）第一章1-1有一离心式水泵，其叶

15、轮尺寸以下：b1=35mm,b2=19mm,D1=178mm,D2=381mm,1a=18，2a=20。设流体径向流入叶轮，如n=1450r/min，试画出出口速度三角形，并计算理论流量qV,T和在该流量时的无穷多叶片的理论扬HT。解：由题知：流体径向流入叶轮1=90则：u1=D1n=1781031450=（m/s）6060V1=V1m=u1tg1a=tg=（m/s）q1V=D1b1V1m=（m3/s）V2m=q1V=0.086=（m/s）D2b20.3810.019u2=D2n=3811031450=（m/s）6060V2u=u2-V2mctg2a=（m/s）HT=u2V2u=28.9118

16、.52=（m）g9.81-2有一离心式水泵，其叶轮外径D2=220mm,转速n=2980r/min，叶片出口安装2a=45，出口处的轴面速度v2m=s。设流体径向流入叶轮，试按比率画出出口速度三角形，并计算无穷多叶片叶轮的理论扬程HT，又若环流系数K=，流动效率h=时，泵的实质扬程H是多少解：u2=D2n=0.222980=（m/s）6060V2m=m/sv2m=（m/s）画出出口速度三角形2a=45w2=sin2aV2u=u2-V2mctg2a=（m/s）1=90HT=u2V2u=34.3130.71=(m)g9.8实质扬程H=KHT=KhHT=(m)1-3有一离心式水泵，叶轮外径D2=36

17、0mm，出口过流断面面积A2=m2，叶片出口安装角2a=30，流体径向流入叶轮，求转速n=1480r/min，流量qV,T=s时的理论扬程HT。设环流系数K=。解：流体径向流入叶轮1=90u2=D2n=0.361480=（m/s）6060qV,T83.8103=（m/s）v2m=0.023Av2u=u2v2mctg2a=3=（m/s）HT=u2V2u=27.8821.58=（m）g9.8HT=KHT=（m）1-4有一叶轮外径为300mm的离心式风机，当转速为2890r/min时。无穷多叶片叶轮的理论全压pT是多少设叶轮进口气体沿径向流入，叶轮出口的相对速度，设为半径方向。空气密度=m3。解：气

18、体沿径向流入1=90又叶轮出口相对速度沿半径方向2a=90u2=D2n=0.32980=（m/s）6060由图知u2=V2u=spT=u2V2u=（Pa）1-5有一离心式风机，转速n=1500r/min，叶轮外径D2=600mm，内径D1=480mm，叶片进、出口处空气的相对速度为w1=25m/s及w2=22m/s，它们与相应的圆周速度的夹角分别为1=60，2=120，空气密度=m3。绘制进口及出口速度三角形，并求无穷多叶片叶轮所产生的理论全压pT。解：u1=D1n=0.481500=（m/s）6060u2=D2n=0.61500=（m/s）6060v1m=w1sin1a=25sin60=（m

19、/s）v2m=w2sin2a=22sin120=（m/s）知u、vm、可得速度三角形v1uu1w1cos2a37.6825cos6025.18（m/s）v2u=u2-w2cos2a=cos120=（m/s）pTu2v2uu1v1u1.247.158.137.6825.182145.27(Pa)1-6有一离心式水泵，在转速n=1480r/min时，流量qV=89L/s，扬程H=23m，水以径向流入叶轮，叶轮内的轴面速度v1m=s。内、外径比D1/D2=，叶轮出口宽度b2=D2，若不计叶轮内的损失和叶片厚度的影响，并设叶轮进口叶片的宽度b1=200mm，求叶轮外径D2、出口宽度b2及叶片进、出口安

20、装角1a和2a。解：由qV=D1b1V1m得D1=qV=89103=(m)=39mmb1v1m0.23.6由D1/D2=得D2=2D1=2390=78(mm)b2=D2=u1=D1n=0.0391480=（m/s）6060tg1a=v1m=3.6=得1a=50u13.02u2=D2n=0.0781480=（m/s）6060v2m=qV=89103=（m/s）D2b20.0780.009由HT=u2V2u=23得V2u=（m/s）gctg2au2v2u/v2m6.0437.31/38.80.8062a128.85（数占有问题，离心泵出口安装角应是锐角，即后弯式叶片）1-7有一离心式风机，叶轮外径

21、D2=600mm，叶轮出口宽度b2=150mm，叶片出口安装角2a=30，转速n=1450r/min。设空气在叶轮进口处无预旋，空气密度=m3，试求：1）当理论流量qV,T=10000m3/h时，叶轮出口的相对速度w2和绝对速度v2；2）叶片无穷多时的理论全压pT；3）叶片无穷多时的反作用度；4）环流系数K和有限叶片理论全压pT（设叶片数z=12）解：（1）u2=D2n0.61450（）60=m/s60由qV,T=D2b2V2m得V2m=qV,T=10000=（m/s）D2b236000.60.15w2=V2m=9.83=（m/s）sin2asin30V2=w22u222w2u2cos2a=1

22、9.66245.532219.6645.53cos30=（m/s）2）u2=sV2m=sV2u=u2V2mctg2a=（m/s）pT=u2V2u=（Pa）（3）V2u=128.5=12u2245.53由风机的斯托道拉公式：K1u2sin2aqV,Tz(u2)D2b2tg2aK145.53sin30=1000012(45.53)0.60.1536000tg30pT=KpT=（Pa）1-8有一轴流式风机，在叶轮半径380mm处。空气以v1=s的速度沿轴向流入叶轮，当转速n=1450r/min时，其全压p=，空气密度=m3，求该半径处的均匀相对速度w的大小和方向。解：u=Dn=3.140.38214

23、5057.67（m/s）6060v1wa=（m/s）v2up=692.810.01（m/s）u1.257.67由题知轴向进入v1u0，所以w1uu。w2uuv2u57.6710.0147.66(m/s)w1u257.672w2w2u33.5247.6662.42m/sv122arctg2v1arctg233.3532.34w2u57.6747.66w1u1-9有一单级轴流式水泵，转速n=580r/min，在叶轮直径700mm处，水以v1=s的速度沿轴向流入叶轮，又以圆周分速v2u=s从叶轮流出，试求cyb为多少设=1。tDn=3.140.7580解：u=21.25（m/s）6060v1wava

24、5.8（m/s）由题知轴向进入v1u0，所以w1uu。w2uuv2u21.252.318.95(m/s)arctg2v1arctg25.816.09w2u21.2518.95w1ub2v2uv1usin22.30sin16.09cytva1tg/tg5.81tg1/tg16.090.2071-10有一后置导叶型轴流式风机，在外径D2=处，空气从轴向流入，va=30m/s，在转速n=2000r/min时，圆周分速，求cyb。设=1。v2u=st解：u=Dn=3.140.47200049.19（m/s）6060v1wava30（m/s）由题知轴向进入v1u0，所以w1uu。w2uuv2u49.19

25、5.943.29(m/s)arctg2v1arctg23032.97w2u43.29w1u49.19cyb2v2uv1usin25.90sin32.970.208va11ttg/tg30tg1/tg32.971-11有一单级轴流式水泵，转速为375r/min，在直径为980mm处，水以速度v1=s轴向流入叶轮，在出口以v2=s的速度流出。试求叶轮进出口相对速度的角度变化值（21）。解：u=Dn0.98375（）60=60=m/s水轴向流入v1u=0v2u=v22va2=v22v12=4.4824.0122（m/s）由速度三角形可知：tg1=va=v1=4.01=得1=11.78uu19.23由

26、tgva=v1=4.010.2327得2=13.102=uv2uuv2u19.2321=13.1011.781-12有一单级轴流式风机，转速n=1450r/min，在半径为250mm处，空气沿轴向以24m/s的速度流入叶轮，并在叶轮进口和出口相对速度之间偏转20，求此时的理论全压pT。空气密度=m3。解：u=Dn=3.140.252145037.94（m/s）6060tgv12432.322052.3210.6326121u37.94pTuvactg1ctg21.237.9424ctg32.32ctg52.32883.43Pa第二章思虑题1在泵与风机内有哪几种机械能损失试分析损失的原由以及如何

27、减小这些损失。答：（1）机械损失：主要包含轴端密封与轴承的摩擦损失及叶轮前后盖板表面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15，大中型泵多采纳机械密封、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，叶轮双侧的流体，因为受离心力的作用，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。提升转速，叶轮外径可以相应减小，则圆盘摩擦损失增添较小，甚至不增添，从而可提升叶轮机械效率。2）容积损失：泵与风

28、机因为转动部件与静止部件之间存在缝隙，当叶轮转动时，在缝隙双侧产生压力差，因此时部分由叶轮获取能量的流体从高压侧经过缝隙向低压侧泄漏，这类损失称容积损失或泄漏损失。容积损失主要发生在叶轮人口与外壳密封环之间及均衡装置与外壳之间。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)，在间隙双侧压差同样的状况下，如缝隙宽度b减小，缝隙长度l增添，或曲折次数许多，则密封成效较好，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、转弯等会使界限层分别、产生二次流而引起扩散损失；因为工况改变，流量偏离设计

29、流量时，进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为何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，叶轮双侧的流体，因为受离心力的作用，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。因为这类损失直接损失了泵与风机的轴功率，所以归属于机械损失。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Pg、轴功率P和有效功率PePg=gPg,inP=tmPgPe=P4.离心式叶轮的理论qV,T-HT曲线及qV,T-pT曲线为直线形式，而实验

30、所得的qV-H及qV-p关系为曲线形式，原由安在答：对于有限叶片的叶轮，因为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。HTKHT环流系数K恒小于1，且基本与流量无关。所以，有限叶片叶轮的qV,THT曲线，也是一条向下倾斜的直线，且位于无穷多叶片所对应的qV,THT曲线下方。如图中b线所示。考虑实质流体粘性的影响，还要在qV,TH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添，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添，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

31、d线。除此以外，还需考虑容积损失对性能曲线的影响。所以，还需在d线的各点减去相应的泄漏量q，即获取流量与扬程的实质qVH性能曲线，如图中e线所示。对风机的qVH曲线分析与泵的qVH曲线分析同样。5为何前弯式叶片的风机简单超载在对前弯式叶片风机选择原动机时应注意什么问题答：前弯式叶轮随流量的增添，功率急剧上升，原动机简单超载。所以，对前弯式叶轮的风机在选择原动机时，容量丰饶系数K值应获得大些。6离心式和轴流式泵与风机在启动方式上有何不一样答：离心式泵与风机，在空载时，所需轴功率（空载功率）最小，一般为设计轴功率的30%左右。在这类状态下启动，可防范启动电流过大，原动机过载。所以离心式泵与风机要在

32、阀门全关的状态下启动。轴流式泵与风机，功率P在空转状态（qV=0）时最大，随流量增添而减小，为防范原动机过载，对轴流式泵与风机要在阀门全开状态下启动。7轴流式泵与风机空载运行时，功率为何不为零答：因为存在机械损失和二次回流损失。8轴流式泵与风机的性能曲线有何特色其qV-H及qV-p曲线为何出现拐点答：轴流式泵与风机的qVH(qVp)性能曲线拥有以下特色：当在设计工况时，对应曲线上的d点，此时沿叶片各截面的流线分布均匀，效率最高。当qVqVd时来流速度的流动角减小，冲角增大。由翼型的空气动力特征可知，冲角增大时，翼型的升力系数也增添，因此扬程(全压)上升；当流量达到qVc时冲角已增添到使翼型上产

33、生附面层分别，出现失速现象，因此升力系数降低，扬程(全压)也随之降落，当流量减小到qVb时，扬程(全压)最低；当qVqVb时，沿叶片各截面扬程(全压)不相等，出现二次回流，此时，由叶轮流出的流体一部分重新返回叶轮，再次获取能量，从而扬程又开始高升，直到qV=0时，扬程(全压)达到最大值。因为二次回流伴有较大的能量损失，所以，效率也随之降落。9热力学法测效率是基于什么原理有什么特色答：原理：对于高温高压泵，因为不可以忽视流体遇到压缩而以致密度和比热的变化，因此热力学原理确定了热力学测试方法的基础。泵叶轮旋转对流体做功，除了使流体获取实用功率以外，另有各种损失转变成热能，使水温高升；同时流体从泵进

34、口到出口的等熵压缩过程，也会使水温高升。形成泵进出口的温差，所以只需测出泵进、出口的温度和压力，即可求得泵效率。特色：热力学法测效率，扬程越高，温差越大，其相对丈量偏差越小，丈量精度很高，因此适用于100m以上的高扬程泵。并可在现场运行条件下进行测试，同时，不用测出水泵的流量，即可求得泵效率。第二章2-1有一叶轮外径为460mm的离心式风机，在转速为1450r/min时，其流量为m3s，试求风机的全压与有效功率。设空气径向流入叶轮，在叶轮出口处的相对速度方向为半径方向，设其p/pT=，=m3。解：u2=D2n=0.461450=（m/s）6060叶轮出口处的相对速度为半径方向2=90V2u=u

35、2pT=u2V2u=（Pa）p=pT=（Pa）Pe=qvP=5.11242.8=（kW）100010002-2有一单级轴流式水泵，转速为375r/min，进口直径为980mm，水以v1=s的速度沿轴向流入叶轮，以v2=s的速度由叶轮流出，总扬程为H=，求该水泵的流动效率h。解：u=Dn980103375（）60=60=m/s水沿轴向流入V1u0V1=V1a=V2a=sv2u=v22v22a=4.4824.012=(m/s)uV2u19.231.99803.9mHT=V1ug9.8h=H=3.7=%HT3.92-3有一离心式水泵，转速为480r/min，总扬程为136m时，流量qV=m3s，轴功

36、率为P=9860KW，其容积效率与机械效率均为92%，求流动效率。设输入的水温度及密度为：t=20，=1000kg/m3。解：=Pe=gqVH=1000g5.7136=P1000P10009860又=hVmh=0.77=91%0.92Vm0.922-4用一台水泵从吸水池液面向50m高的水池输送qV=m3s的常温清水（t=20，=1000kg/m3），设水管的内径为d=300mm，管道长度L=300m，管道阻力系数=，求泵所需的有效功率。解：依据伯努利方程z1+p1+v12+H=z2+p2+v22+hwg2gg2g由题知：z1z2=50；p1=p2=0；v1=v2v1=v2=qV=0.3=（m/

37、s）d20.3244lv2=0.0283004.246225.76mhw=0.329.8d2g代入方程得H=(m)Pe=gqVH=10009.80.375.76222.7（kW）100010002-5设一台水泵流量qV=25L/s，出口压力表读数为323730Pa，进口真空表读数为39240Pa，两表位差为，（压力表高，真空表低），吸水管和排水管直径为1000mm和750mm，电动机功率表读数为，电动机效率g=，求轴功率、有效功率、泵的总功率（泵与电动机用联轴器直接连接）。解：由题知：P2e=323730Pa，P1v=39240Pa，P1e=P1v=39240Paz2z1=，d1=1000mm

38、=1m，d2=750mm=Pg=，g=，tm=v14qv4250.032m/sd1210003.1412v24qv4250.057m/sd2210003.140.752z1+p1+v12+H=z2+p2+v22得：g2gg2gH=z2z1+p2gp1+v22v12=+323730(39240)0.05720.0322=2g10009.829.8Pe=gqVH=10009.82510337.84=（KW）10001000P=Pgtmg=（KW）=Pe100%=9.3100%=%P11.642-6有一送风机，其全压是1962Pa时，产生qV=40m3/min的风量，其全压效率为50%，试求其轴功率

39、。解：P=qVp=604019622.62（kW）100010000.52-7要选择一台多级锅炉给水泵，初选该泵转速n=1441r/min，叶轮外径D2300mm，流动效率h=，流体出口绝对速度的圆周分速为出口圆周速度的55%，泵的总效率为90%，输送流体密度=961kg/m3，要求满足扬程H=176m，流量qV=m3h，试确定该泵所需要的级数和轴功率各为多少（设流体径向流入，其实不考虑轴向涡流的影响）解：u2=D2n=0.31441=（m/s）6060由题知：v2u=u2=（m/s）HT=u2v2u=22.6212.44=（m）g9.8H1HTh28.70.9226.42(m)H176i6.

40、667(级)H126.42PegqVH9619.881.6176P10001000360041.7kW10000.92-8一台G4-73型离心式风机，在工况1（流量qV=70300m3/h，全压p=，轴功率P=W）及工况2（流量qV=37800m3/h，全压p=，轴功率P=W）下运行，问该风机在哪一种工况下运行较为经济解：工况1：PeqVp=703001441.6100%=%1=1000360033.6P1000P工况2：2=Pe=qVp=378002038.4100%=%P1000P1000360025.421在工况2下运行更经济。第三章思虑题1两台几何相似的泵与风机，在相似条件下，其性能参

41、数如何按比率关系变化答：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qVpqVmnpnp)2np)3答：依据比率定律可知：

42、流量nm扬程HpHm(功率PpPm(nmnm3当某台风机所输送空气的温度变化时其全压、流量、功率将如何变化答：温度变化以致密度变化，流量与密度没关，因此流量不变。ppPPpP全压功率pmmPmm4为何说比转数是一个相似特色数无因次比转数较有因次有何长处答：比数是由相似定律推而得，因此它是一个相似准数。点：有因次比数需要行位算。5什么可以用比数与机行分答：比数反响了与机性能上及构上的特色。如当数不，于程(全)高、流量小的与机，其比数小。反之，在流量增添，程(全)减小，比数随之增添，此，叶的外直径D2及叶出口直径的比D2D0随之减小，而叶出口度b2随之增添。当叶外径D2和D2D0减小到某一数，了防

43、范引起二次回流，以致能量失增添，此，叶出口需作成斜的。此，流形从离心式渡到混流式。当D2减小到极限D2D0=1，从混流式渡到流式。由此可，叶形式引起性能参数改，从而致比数的改。所以，可用比数与机行分。6随比数增添，与机性能曲的化律怎答：在低比数，程随流量的增添，降落和。当比数增大，程曲逐陡，所以流的程随流量减小而得最陡。在低比数(nsp1，产生压力差pp2p1。此压力差积分后就是作用在叶轮上的推力，以符号F1表示。其余，液体在进入叶轮后流动方向由轴向转为径向，因为流动方向的改变，产生了动量，以致流体对叶轮产生一个反冲力F2。反冲力F2的方向与轴向力F1的方向相反。在泵正常工作时，反冲力F2与轴

44、向力F1对比数值很小，可以忽视不计。但在启动时，因为泵的正常压力还未建立，所以反冲力的作用较为明显。启动时卧式泵转子后窜或立式泵转子上窜就是这个原由。对于立式水泵，转子的重量是轴向的，也是轴向力的一部分，用F3表示，方向指向叶轮进口。总的轴向力F为FF1F2F3在这三部分轴向力中，F1是主要的。如何均衡：（1）采纳双吸叶轮或对称摆列的方式均衡2）采纳均衡孔和均衡管均衡3）采纳均衡盘均衡4）采纳均衡鼓均衡10离心泵径向力是如何产生的又如何均衡的答：采纳螺旋形压水室的水泵，在设计工况工作时，没有径向力。在变工况下工作时会产生径向力。在设计流量时，压水室内液体流动的速度和方向与液体流出叶轮的速度和方

45、向基本上是一致的，所以从叶轮流出的液体能平顺地流入压水室，所以叶轮四周液体的速度和压力分布是均匀的，此时没有径向力。在小于设计流量时，压水室内液体流动的速度减小，但是，液体流出叶轮时的速度却由v2增添到v2，如左图所示。v2v2，并且方向也改变了，结果使流出叶轮的液体撞击压水室中的液体，使流出叶轮的液体速度减慢，动能减小，在压水室内液体的压力则高升。液体从压水室的隔舌开始就遇到冲击而增添压力。今后沿压水室不停遇到冲击，压力不停增添，所以压水室的液体压力在隔舌处最小，到出口扩压管处压力处最大。因为这类压力分布不均匀在叶轮上产生一个集中的径向力R，其方向为自隔舌开始沿叶轮旋转方向转90的地址。其余

46、，压水室中压力越小的地方，从叶轮中流出的液体就越多，液体对叶轮的反冲力也越大。由此可见，反冲力的大小是隔舌处最大，扩压管处最小，而反冲力引起的径向力T是从R开始向叶轮旋转的反方向转90的方向，即指向隔舌的方向。这是引起径向力的次要原由。于是，作用于叶轮上的总径向力F为R和T的向量和，其指向如左图所示方向。当流量大于设计流量时，压水室内的液体压力是从隔舌开始降落到扩压管处最小，径向力R的方向是自隔舌开始沿叶轮旋转的反方向转90的地址，如左图所示。而反冲力是隔舌处最小，扩压管处最大，由反冲力引起的径向力T的方向是从R开始向叶轮旋转的反方向旋转90，此时作用于叶轮上总的径向力为R和T的向量和，其指向

47、如左图所示。如何均衡：（1）采纳双层压水室均衡（2）采纳两个压水室相差180度的部署方法均衡第五章5-1水泵在n=1450r/min时的性能曲线绘于图5-48中，问转速为多少时水泵供应管路中的流量为Hc=10+17500qv2（qv单位以m3/s计算）已知管路特征曲线方Hc=10+8000qv2（qv单位以m3/s计算）。【解】依据Hc=10+8000qv2取点以下表所示，绘制管路特征曲线：qv(L/s)0102030405030q(m/s)vHc（m）1030管路特征曲线与泵并联前性能曲线交于M点（46L/s，27m）同一水泵，且输送流体不变，则依据相似定律得：qvpnp，qvm301450

48、1142r/minqvmnm465-2某水泵在管路上工作，管路特征曲线方程Hc=20+2000qv2（qv单位以m3/s计算），水泵性能曲线如图5-49所示，问水泵在管路中的供水量是多少若再并联一台性能同样的水泵工作时，供水量如何变化【解】绘出泵联后性能曲线依据Hc=20+2000qv2取点以下表所示，绘制管路特征曲线：qv(L/s)0102030405060qv(m3/s)0Hc（m）2025管路特征曲线与泵并联前性能曲线交于C点（33L/s，32m）管路特征曲线与泵并联后性能曲线交于M点（56L/s，25m）.5-3为了增添管路中的送风量，将风机微风机并联工作，管路特征曲线方程为p=4v2

49、（qv单位以3a计），及风机的性能曲线绘于图5-50中，问管qm/s计，p以p路中的风量增添了多少【解】依据p=4qv2取点以下表所示，绘制管路特征曲线：qv(103m3/h0510152025)qv(m3/s)07p（pa）0196管路特征曲线与风机微风机并联工作后性能曲线交于点M（33103m3/h，700pa）于单独使用风机对比增添了33103-25103=8m3/h5-4某锅炉引风机，叶轮外径为，q-p性能曲线绘于图5-51中，因锅炉提升出力，需改风机在B点（qvv）工作，若采纳加长叶片的方法达到此43/h，=10mp=目的，问叶片应加长多少【解】锅炉引风机一般为离心式，可看作是低比转

50、速。求切割直线：pB2452.53600K63.06qvB14000p63.06qv描点做切割直线43/h2468101214q(10mv)qv(m3/s)p（pa）切割直线与泵性能曲线交于A（11m3/h，2000pa）A点与B点为对应工况点，则由切割定律得qvqv(D2D2)2，D2D2(14)111.8m则应加长8BA-18型水泵的叶轮直径为268mm，车削后的8BA-18a型水泵的叶轮直径为250mm，设效率不变，按切割定律计算qv、H、P。假如把8BA-18a型水泵的转速减至1200r/min，假设效率不变，其qv、H、P各为多少8BA-18型水泵额定工况点的参数为：n=1450r/

51、min，qv，。=sH=18mP=84%【解】依据公式得：nsnqv14507.9103H3/4183/422.64可知该泵为低比转速，可用以下切割定律求出切割后的qv、H、P，其值以下：qv(D2)2，qv(250)27.97.3L/sqvD2260H(D2)2，H(250)21816.64mHD2260P(D2)4，P(250)416.615.35kWPD2260对8BA-18a型水泵只改变转速，可依据相似定律计算泵的qv、H、P，其值以下：qvpnp，qvm7.312006.04L/sqvmnm1450Hpnp2（1200216.6411.4mHm（），Hm1450）nmPp（np2（1200215.3510.51kWPmnm），Pm1450）5-12上），并联5-7有两台性能同样的离心式水泵（此中一台的性能曲线绘于图在管