公用设备工程师-专业基础（暖通空调、动力）-工程流体力学及泵与风机-3.8泵与风机与网络系统的匹配

公用设备工程师-专业基础（暖通空调、动力）-工程流体力学及泵与风机-3.8泵与风机与网络系统的匹配[单选题]1.某水泵的性能曲线如图3-8-1所示，则工作点应选在曲线的()。[20（江南博哥）14年真题]图3-8-1A.1－2区域B.1－2－3区域C.3－4区域D.1－2－3－4区域正确答案：C参考解析：工作点应选稳定工作点。有些低比转数泵或风机的性能曲线呈驼峰形，如图3-8-2所示。在这种情形下，泵或风机的性能曲线与管道性能曲线可能会有两个交点，即K和D。其中，D点为稳定工作点，K点为不稳定工作点，工作点应取在下降段，为图3-8-2中的3—4区域。当Q大于Qk时，随着Q增加，H增加，压头大于需要，流速加大，流量继续增大，直到D点；当Q小于Qk时，随着Q减小，H减小，压头小于需要，流速减小，流量继续减小，直到Q＝0点，甚至发生回流。一旦离开K点，便难于再返回，故称K点为非稳定工作点。如果泵或风机在D点运行，因扰动偏离原工况，在比D点流量大的“1”点处运行时，因机器所提供的扬程小于管网所需的消耗能头，工作点“1”会向D点移动；反之，如在比D点流量小的“2”点运行，因机器所提供的扬程大于管网所需的消耗能头，“2”点同样会向D点移动。可见，工况点在D处的平衡是稳定的，称为稳定工作点。图3-8-2[单选题]2.常用的泵与风机实际能头曲线有三种类型：陡降型、缓降型与驼峰型。陡降型的泵与风机宜用于下列哪种情况？()[2008年真题]A.流量变化小，能头变化大B.流量变化大，能头变化小C.流量变化小，能头变化小D.流量变化大，能头变化大正确答案：A参考解析：陡降型性能曲线的泵或风机宜用于流量变化较小而压头（能头）变化较大的情况；平坦型性能曲线的泵或风机宜用于流量变化大而要求压头变化不大的情况；驼峰型性能曲线的泵或风机可能出现不稳定工况，这种不稳定工况是应避免的。[单选题]3.在系统阻力经常发生波动的系统中应选用具有什么Q－H型性能曲线的风机()。[2007年真题]A.平坦型B.驼峰型C.陡降型D.上述均可正确答案：C参考解析：陡降型性能曲线的泵或风机宜用于流量变化较小而压头（阻力）变化较大的情况；平坦型性能曲线的泵或风机宜用于流量变化大而要求压头变化不大的情况；驼峰型性能曲线的泵或风机可能出现不稳定工况，需在最佳工况点运行。[单选题]4.下列关于离心式泵与风机的基本方程——欧拉方程，描述正确的是()。[2013年真题]A.流体获得的理论扬程与流体种类有关，流体密度越大，泵扬程越小B.流体获得的理论扬程与流体种类有关，流体密度越大，泵扬程越大C.流体获得的理论扬程与流体种类没有关系D.流体获得的理论扬程与流体种类有关，但关系不确定正确答案：C参考解析：离心式泵与风机的欧拉方程（理论扬程关系式）为：HT∞＝（u2v2∞－u1v1∞）/g。式中，u1、u2分别为叶片进、出口处的圆周速度；v1、v2分别为叶片进、出口处流体绝对速度的切向分量。欧拉方程反应了理论扬程HT∞的特点：扬程仅与流体在叶片进、出口处的运动速度有关，而与流动过程无关，也与被输送的流体种类无关。[单选题]5.在同一开始管路中，单独使用第一台水泵时，其流量Q＝40m3/h，扬程H＝31m；单独使用第二台水泵时，其流量Q＝50m3/h，扬程H＝40m；如果单独使用第三台水泵，其流量Q＝60m3/h，则其扬程H＝()m。[2019年真题]A.49B.50C.51D.52正确答案：C参考解析：水泵扬程H与流量Q的关系式为：H＝SQ2＋Hst。由题意可得，31＝S×402＋Hst；40＝S×502＋Hst。解得，阻抗S＝0.01，静压力Hst＝15m。则该水泵的扬程H＝0.01Q2＋15。当Q＝60m3/h，则其扬程H＝0.01×602＋15＝51m。[单选题]6.某水泵往高处抽水，已知水泵的轴线标高为122m，吸水面标高为120m，上水池液面标高为150m，入管段阻力为0.9m，压出管段阻力为1.81m，则所需水泵的扬程为()。[2018年真题]A.30.12mB.28.72mC.30.71mD.32.71m正确答案：D参考解析：水泵的扬程用来克服压差、高差和阻力（包括流体流出时的动压头）。由于吸水面和上水池液面的压力均为大气压，则压差为0。因此，水泵扬程＝压差＋高差＋总阻力损失＝0＋（150－120）＋0.9＋1.81＝32.71m。[单选题]7.在同一开式管路中，单独使用第一台水泵，其流量Q＝30m3/h，扬程H＝30.8m；单独使用第二台水泵时，其流量Q＝40m3/h，扬程H＝39.2m；如单独使用第三台泵，测得其扬程H＝50.0m，则其流量为()。[2013年真题]A.45m3/hB.47m3/hC.50m3/hD.52m3/h正确答案：C参考解析：泵或风机通常与一定的管路相连，流体在管路中消耗的能量，用于补偿压差、高差和阻力。能量守恒方程为：H＝Hst＋SQ2。式中，Hst为管路系统两端压差或高差；SQ2为管路的流动阻力，S为阻抗，S＝8（λl/d＋∑ξ）/（π2d4g），Q为流量；H为消耗的能量，即水泵压头。对于同一管路，静压Hst不变，阻抗S不变。因此列方程组：30.8＝Hst＋S×30239.2＝Hst＋S×402联立求解，得：H<sub>st＝20m，S＝0.012。因此该管路的特性曲线方程为：H＝20＋0.012Q2。当H＝50m时，则流量。[单选题]8.已知某一型号水泵叶轮外径D为174mm，转速n为2900r/min时的扬程特性曲线Q－H与管网特性曲线Q－R的交点M（QM＝27.3L/s，HM＝33.8m），如图3-8-3所示。现实际需要的流量仅为24.6L/s，决定采用切割叶轮外径的办法来适应这种要求，试问叶轮外径应切割掉()mm。[2005年真题]图3-8-3A.9B.18C.27D.35正确答案：B参考解析：离心泵的切割定律：D1/D2＝（H1/H2）2＝Q1/Q2。由切割定律可以看出，叶轮的直径与扬程的平方成正比，与流量成正比。因此，叶轮直径越大，扬程越大，流量也越大。因此，切割后的叶轮外径D2＝D1Q2/QM＝174×24.6/27.3＝156.8mm，切掉的直径D1－D2＝174－156.8＝17.2mm。计算结果与B项最接近。[单选题]9.某水泵，在转速n＝1500r/min时，其流量Q＝0.08m3/s，扬程H＝20m，功率N＝25kW。采用变速调节，调整后的转速n′＝2000r/min，设水的密度不变，则其调整后的流量Q′、扬程H′、功率N′分别为()。[2011年真题]A.0.107m3/s、35.6m、59.3kWB.0.107m3/s、26.7m、44.4kWC.0.142m3/s、26.7m、59.3kWD.0.142m3/s、20m、44.4kW正确答案：A参考解析：相似定律的公式有：Q′/Q＝n′/n；H′/H＝（n′/n）2；N′/N＝（n′/n）3。由题意可得，n′/n＝2000/1500＝4/3，则得：流量Q′＝Q（n′/n）＝0.08×4/3＝0.107m3/s；扬程H′＝H（n′/n）2＝20×（4/3）2＝35.6m；功率N′＝N（n′/n）3＝25×（4/3）3＝59.3kW。[单选题]10.某单吸离心泵，Q＝0.0735m3/s，n＝1420r/min；后因改为电机直接联动，n增大为1450r/min，试求这时泵的流量Q为()m3/s。[2007年真题]A.0.07405B.0.0792C.0.0735D.0.0751正确答案：D参考解析：泵的流量与转速成正比，即Q′/Q＝n′/n，则当转速增大时，Q′＝Qn′/n＝0.0735×1450/1420＝0.0751m3/s。[单选题]11.前向叶型风机的特点为()。[2006年、2009年真题]A.总的扬程比较大，损失较大，效率较低B.总的扬程比较小，损失较大，效率较低C.总的扬程比较大，损失较小，效率较高D.总的扬程比较大，损失较大，效率较高正确答案：A参考解析：前向叶型风机叶片出口方向与叶轮旋转方向相同，叶片出口安装角β2A＞90°时，ctgβ2A＜0。其叶轮结构小，从能量转化和效率角度看，前向式叶轮流道扩散度大，且压出时能头转化损失较大，效率较低，但总的扬程比较大。[单选题]12.两台风机单独在同一管路工作时其流量分别为q1、q2，其他条件不变，若两台风机并联运行，则总量Q为()。[2016年真题]A.Q＝q1＋q2B.Q＜q1＋q2C.Q＞q1＋q2D.不能确定正确答案：B参考解析：图3-8-4表示两台泵的并联。其中，Ⅰ、Ⅱ表示两台泵的性能曲线，Ⅲ表示管路特性曲线，M点是并联运行的工作点，B、A点是泵Ⅰ和泵Ⅱ在系统中并联运行时的工况点，而D、C点则是泵Ⅰ和泵Ⅱ在系统中单独运行时工作点。由图3-8-4可得，QD＞QB，QC＞QA，而QA＋QB＝Q，也就是Q＜（QC＋QD）＝（q1＋q2），即并联运行时总流量小于每台水泵单独运行时的流量之和。图3-8-4[单选题]13.当采用两台相同型号的水泵并联运行时，下列哪条结论是错误的？()[2008年真题]A.并联运行时总流量小于每台水泵单独运行时的流量之和B.并联运行时总扬程大于每台水泵单独运行时的扬程之和C.并联运行时总流量等于每台水泵联合运行时的流量之和D.并联运行比较适合管路阻力特性曲线平坦的系统正确答案：A参考解析：图3-8-5为两台相同型号的水泵的并联工作。其中，Ⅰ、Ⅱ表示两台泵的性能曲线；Ⅰ＋Ⅱ为两台泵并联运行的性能曲线；Ⅲ表示管路特性曲线；C点表示单台水泵单独运行时的工况点；M点表示两台水泵并联运行时的工况点；B点表示单台水泵并联运行时的工况点。因此，两台相同型号的水泵并联运行时，扬程相同，总流量为每台水泵联合运行时的流量之和；并联后的总流量比单独一台泵运行时的流量、扬程大，但是却没有达到单台泵运行时流量、扬程的两倍；管路特性曲线越平缓，并联后的流量就越接近单台泵运行时流量的两倍。图3-8-5[单选题]14.下面哪一项不属于产生“气蚀”的原因？()[2009年真题]A.泵的安装位置高出吸液面的高程太大B.泵所输送的液体具有腐蚀性C.泵的安装地点大气压较低D.泵所输送的液体温度过高正确答案：B参考解析：水泵内之所以发生气蚀，是因为泵内某处的压强太低。产生“气蚀”的具体原因可归为：①泵的安装位置高出吸液面的高差太大，即泵的几何安装高度Hg过高；②泵安装地点的大气压较低，例如安装在高海拔地区；③泵所输送的液体温度过高等。气蚀与液体是否具有腐蚀性无关。[单选题]15.以下哪些情况会造成泵的气蚀问题？()[2005年真题]①泵的安装位置高出吸液面的高度差太大②泵安装地点的大气压较低③泵输送的液体温度过高A.①②B.①③C.③D.①②③正确答案：D参考解析：水泵内之所以发生气蚀，是因为泵内某处的压强低于水温对应的饱和压力。产生气蚀的具体原因可归为：①泵的安装位置高出吸液面的高差太大，即泵的几何安装高度Hg过高；②泵安装地点的大气压较低，例如安装在高海拔地区；③泵所输送的液体温度过高等。[单选题]16.已知有一离心水泵，流量Q＝0.88m3/s，吸入管径D＝0.6m，泵的允许吸入真空度[Hs]＝3.5m，吸入段的阻力为0.6m水柱，水面为大气压，则水泵的最大安装高度为()m。[2012年真题]A.2.01B.2.41C.2.81D.3.21正确答案：B参考解析：流速vs＝4Q/（πD2）＝4×0.88/（π×0.62）＝3.11m/s。取自由液面与水泵出口为基准面，忽略自由液面水位变化，对自由液面及水泵吸入段列伯努利方程：Hs＝Hg＋vs2/（2g）＋h。式中，阻力h＝0.6m；泵的吸入口真空高度Hs≤[Hs]＝3.5m；流速vs＝3.11m/s。代入已知数据可求得，水泵的安装高度Hg＝Hs－vs2/（2g）－h≤[Hs>]－vs2/（2g）－h＝3.5－3.112/（2×9.8）－0.6＝2.41m，则水泵的最大安装高度为2.41m。[单选题]17.如图3-8-6水泵允许吸入真空高度为Hs＝6m，流量Q＝150m3/h，吸水管管径为150mm，当量总长度L_{x为80m，比摩阻Rm＝0.05m，则最大安装高度H等于()m。[2007年真题]图3-8-6A.2.2B.1.7C.1.4D.1.2正确答案：B参考解析：以水面为基准面，列水面和水泵吸入口的伯努利方程：0＝H＋pv/（ρg）＋v2/（2g）＋hw。由题意可得，系统总阻力hw＝Rm×L＝0.05×80＝4m；势能pv/（ρg）＝－Hs＝－6m；水泵吸入口流速vs＝4Q/（πd12）＝4×150/（3.14×0.152）＝8488.26m/h＝2.36m/s。则H＝－pv}/（ρg）－vs2/（2g）－h<sub>w＝6－2.362/（2×9.8）－4＝1.7m。[单选题]18.离心式水泵启动前，一般需向泵体和吸水管内充水，其目的是为了()。A.增加离心力B.增加重力C.提高叶轮转速D.降低输入功率正确答案：A参考解析：离心式泵是利用叶轮旋转而使水产生离心力来工作的，所以启动前一般需向泵体和吸水管内充水，其目的为了增大泵的离心力。[单选题]19.离心式水泵的吸水管内的()小于零。A.绝对压强B.相对压强C.真空压强D.流速正确答案：B参考解析：泵吸水管内的压强低于大气压，这样泵才能抽水，所以相对压强小于0，真空压强大于0。[单选题]20.如图3-8-7所示，离心式水泵的吸水管和压水管管径均为d，水泵进口的真空表读数为PV，压力表读数为P，且两表高程差为Δz，则该水泵的扬程H为()。图3-8-7A.Δz＋P/（ρg）－Pv/（ρg）B.Δz－P/（ρg）＋Pv/（ρg）C.Δz＋P/（ρg）＋Pv/（ρg）D.Δz－P/（ρg）－Pv/（ρg）正确答案：C参考解析：以真空表所在面为基准面，列真空表和压力表截面处的伯努利方程：[－Pv/（ρg）]＋H＝Δz＋P/（ρg），水泵的扬程H＝Δz＋P/（ρg）＋Pv/（ρg）。[单选题]21.某离心泵，Q＝0.0735m3/s，H＝14.65m，用电机由皮带拖动，测得n＝1420r/min，N＝3.3kW；后因改为电机直接联动，n增大为1450r/min，此时泵的工作参数分别为流量()m3/s，扬程()m，功率为()kW。A.0.0751；14.96；3.37B.0.0766；15.28；3.44C.0.0783；15.60；3.51D.0.0751；15.28；3.51正确答案：D参考解析：相似定律为：Q′/Q＝n′/n；H′/H＝（n′