《泵与泵站》第二章课后习题答案

《泵与泵站》其次章课后习题答案

[11.(1)已知，出水水箱内肯定压强P=3.0atm,进水水箱肯定压强P2=Q8atm

以泵轴为。-0线，大气压匕产latm

出水水箱测压管水头：=(6—K)xl0=(3—l)xl0=20〃z

进水水箱测压管水头：“2=(鸟-与)X10=(0.8-1)X10=-2〃Z(“・”表示在泵轴以下)

HST=Hi-H2=20-(-2)=22W

(2)泵的吸水地形高度：Hv=H2=-2m

(3)泵的压水地形高度：Hsd=H]=20m

[21.解答：如图(a),HMG=3m

据题意：Hss{b}==".⑷=3〃？

以泵轴为基准面

(1)力水泵位置水头：Zh=HA

b水泵吸水池测压管水柱高度：h=(0.5-l)x10=—5m

b水泵吸水池测压管水头：〃泅=Zh+h=HA+(-5>〃

匕水泵“加⑹=0_”测=0_("A_5)=5_〃八=3m

解得：HA=2m

(2)。水泵位置水头：Zr=-5m(在泵轴以下)

c水泵吸水池测压管水柱高度：h=仍-l)x10=10^-10

c水泵吸水池测压管水头：H测=Z,+〃=一5+10^-10=IO^-15(/n)

c水泵=0-"测=0-(104-15)=15-106=3mH

解得：Pc=1.2atm

【3】.解答：(1)依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%=5.7%。

压水管沿程水头损失系数i=11.6%

真空表读数：儿+2—竺(见P24,公式2-30)

2g2

真空表安装在泵轴处，—=0

2

2

贝ij：Hv=H+Z〃5+—

2g

计算水泵的吸水管流速：匕=2=—^厂=―016-=1.27m/s

A㈤、，3.14x0.42

(----)(-;----)

44

泵吸水地形高度：Hss=35-32=3/n

吸水管水头损失:Yhs=I1­/,4-1=0.0057x30+1=1.17m

i272

则：真空表读数=3+1.171--^―=4.25WH2O

,2x9.8

*.*\atnx-10/HH2O=760mmHg

贝I」：4.25WH2O=4.25x76=323mmHg%

真空度=空二”x100%=I。，用2°-生25〃汨2°x100%=57.

Pa10/r?H2O

（2）泵的静扬程：HST=（74.5-32）+（2-l）x10=52.5m

压水管水头损失：Xhd=i2/24-l=0.0116x200+l=3.32/n

管道总水头损失：Zh=Z%+Zhd=1.17+3.32=4.49,〃

总扬程：H=H^+Yh=52.5-F4.49=56.99m

⑶轴功率：《一虫」000x9.8x0.16x56.99_..66kw

10007；1000x0.7

[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：-ZQ4——4———0+0H——

2gPgPg

1一1断面：石=4+工+乙=凡一年）+R

2gps22gpg

2-2断面：E2=Zz+F+三=（月“+半）+4

2gP822gpg

22

Pq

3-3断面：Ey=Z34——+——=//57+——+

2gpg2gPS

吸水管水头损失：

z%=E「E^^A-（Hss-^\-^=i

Pg\2）2g

得：/=少,+（凡号卜1

压水管水头损失：

5ccP，_p0（口Az）V严_%=凡+.+卦与区死彳

ZhZE3=14+2）

2g<2J2g

Hd=Xhd-（Hss+弓+%

\2）2g

•泵装置总扬程，=

则：斤=%.+〃“=2；田+(“•一半］+察+£e一(〃"+半］一•^^+〃

I2J2gI2J2g

=(Z4+£hd)—AzH——=-+—^-+H打(总水头损失Eh=£h,+Z幻)

2g2g

=Xh+HST

忽视流速差，即匕2吗，

压力表和真空表沿泵轴安装，即Az=O则最终：H=HST+Xh+^-

2g

【5】.解答：泵的基本方程式：HT=—C2u-u2=—(w2-C2rctgfi)=—_u^C^.ctgfi-,)

g-gg

叶轮出口牵连速度：电=幽1450x3.14x0.28

=21.25(m/s)

6060

叶轮出口面积：7s=^>2^2=3.14x0.28X0.04=0.035(m2)

径向流速：Gr="=-^-=38.57。7(01人)

F20.035

代入基本方程式，得理论特性曲线：

1、2

Hr=—(21.25-21.25x38.57。7•ctg3O0)=40.08—144.86Q7

[6].解答：(1)Q-H关系曲线不变；相同工况下，须要的功率增加为原来的1.3倍。

因为：在泵的基本方程式的推导过程中，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0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

不变.

水泵的轴功率和液体密度〃有关，N二N和0成正比，当0=1.3P水时，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，输送液体的密度变更，扬程不变，则其压力表读数不变，泵的压力表读

数：^=/^HJ(MPa),和密度成正比，当夕=1.32水时，则巴变为原来的1.3倍。

(3)以吸水池水面为基准面，吸水池和高位水池的高度差：Z=48m

高位水池的测压管内液柱高度：,二上之，“"HQ_1)=7gm

PgL32水g

静扬程：H=Z+〃=48+7.9=55.9m

[7].解答：测压管水头：〃测=Z+gg〃

Z——位置水头

pgA——测压管内水柱高度（压强水头）

管道水头损失：=（计算段前后测压管水头差）=SQ2

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c

[8].解答：如图，则，A表显示的为水泵压力表读数，C表显示为水泵真空表读数，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c

（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，增大的方向移动。水泵的总

扬程H=真空表读数二生，闸阀关小时，流量减G,则工久减小，匕减小，Hss

2g

不变，则修，读数减小，而总扬程”是增大的，因此”〃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点的压力表读数亦可表示为闸阀关小，流量减小，Z力3/>=SQQ2减小，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，乩,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）不肯定。因为可能调整出水泵的高效段，贝IJ,水泵的效率降低。

[10].解答：（1）一样。

因为：总扬程〃=。两种状况，静扬程一样，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：静扬程”订增加，则总扬程增加。其管道特性曲线变更如图。

[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。-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c从而有效的解决了供水过程中，水量逐时变更状况下，水泵的高效、节能工作的问题。

[131.解答：

优点：（1）保持管网等压供水（即静扬程不变）；（2）节能

留意：（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，一般采纳定速泵和调速泵并联工作。

（4）泵的调速范围应当保证调速泵和定速泵的工况都在高效段运行。

[141.解答：比转速不变。

一旦MJ-Y

因为调速后满意比例率：-

JnJH~[nj

Q2

比转速=-----要1

即

比转速：

回」「

।—3.65〃

_3.65〃2JQ_2\n}_3.6570^n；3.65勺

ns2-3一3一333-3

叼（n-f即后•廉/

[15].解答：

据已知：比例尺/1=3"=,，

H加=0.8"7,Q,=UL/5,w,=730r/min

。头4Nn

实际泵〃实=960/7min

依据相像律：?「牙工工2nm

2实〃实H

则：实际泵流量：以=冬侬:

=_HX960_=926L/5

2,nm（力、73。

2

H_/,嘘=0,8x960

人屋CY7

.7x7;

3.65x2900-^0.032…,

[16].解答：该水泵的比转速：&=3.65乎二--------------------------=1OOr/min

正50，

参考P54,%=lOOr/min的相对性能曲线，

铭牌上参数即为：Qo=32L/s,4=50〃?，No=22.Mw,70=68.5%

依据公式：Q=Q・Qo

H=H

N=N-N0

[17].解答：ns=0.0706x]800=127r/min

我国的比转速为美国的0.0706倍，日本的0.47倍。

[181.解答：

12sh-19水泵的特性曲线见P60,图2-50

25

据题意，已知：HST=14/7?,S=225s/m»D,=290mm

22

则其管道特性曲线为：H=HST+Xh=HST+SQ=14+225Q

绘制：管道特性曲线(Q-Z/z)

Q(LVs)150175187.5200225250

Q(m3/s)0.150.1750.18750.20.2250.25

H19.120.921.923.025.428.1

(Q-E/?)曲线交(Q-H)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=22.8mo

流量削减12%,则削减后流量为QB=(1/2%)X196=171.6L/S,扬程为14+22502=20.6帆，

BB

其工况点移动到B(171.6,20.6)点

H206

其等效率曲线系数：k=T=、=700Q*向)

Q20.17162

上8

等效率曲线："=AQ2=7Q0Q2

绘制：等效率曲线

2(L/s)150175187.5200225250

Q(m3/s)0.150.1750.18750.20.2250.25

H15.821.424.628.035.443.8

”二%。2曲线过B点，交曲线于»点，8点即为水泵对应B点的相像工况点，对应流量为

q=185L/s,扬程%=24.0m。

QD

依据切削律：一幺=一

QB%

D=131^x290=267,72/71

切削后叶轮直径:

川Q2185

上8

D-D290-267

切削量：一一^-xl00%=xl00%=7.9%

D290

[191.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，应当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。

密闭高位水箱的测压管水头为：He=（123.0-100）+（3.5-l）x10=48w

B点测压管水头为：HR=（I20-100）+（12+2X4）=40W

22

水泵特性曲线折引到B点，折引后：H'=H-XhAli=H-SAliQ=H-200^

7

水池供水特性曲线折引到B点：=Hc-SBCQ=48-130。2

绘制：水泵折引后特性曲线

。（口S）080160240320400

g(m3/s)00.080.160.240.320.40

H727776736959

Z砥B01.35.111.520.532.0

H7275.770.961.548.527.0

绘制：高位水池供水折引后特性曲线（Q-

Q(Us)080160240320400

Q(m3/s)00.080.160.240.320.40

乩484848484848

00.83.37.513.320.8

H4847.244.740.534.727.2

绘制：“8=40直线，交（Q-Hj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（Q-"）.于A点，过A.点做纵轴平行线，交（Q-〃）于A点，A点即为水泵的工况点，对应

流量为QA=350L/S,扬程HA=65mo

B点的流量：QB=Q