水泵与水泵站345章思考题与习题和总复习知识.docx
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水泵与水泵站345章思考题与习题和总复习知识
思考题与习题
3-1水泵的基本性能参数有哪几个？
它们是如何定义的？
3-2一离心泵装置，转速n=1450r/min，运行扬程H=25m，流量Q=180m3/h，泄露量q为5.2m3/h时，轴功率N=14.67kW，机械效率ηM=95.2%，试求：
①水泵的有效功率；②水泵效率η；③水泵的容积效率ηv；④水泵的水力效率ηh。
3-3简述高速旋转的叶轮叶槽内液流质点的运动情况。
3-4试讨论叶片泵基本方程式的物理意义。
3-5水泵效率包括那三种？
它们的意义是什么？
根据其能量损失的原因，试述提高水泵效率的途径。
3-6现有离心泵一台，量测其叶轮外径D2=280mm，宽度b2=40mm，出水角β2=30°。
假设此泵转速n=1450r/min，试绘制其QT～HT理论特性曲线。
3-7什么是泵的性能曲线？
轴流泵的性能曲线与离心泵的性能曲线相比有何差异？
使用时应注意什么问题？
3-8什么是工况相似泵，工况相似泵性能参数之间有何关系？
3-9试述比转数ns的物理意义和实用意义？
为什么它可以用来对泵进行分类？
计算ns时应遵循哪些规定？
3-10同一台泵，在运行中转速由n1变为n2，试问其比转数ns值是否发生相应的变化？
为什么？
1）不发生变化
2）比转速ns是水泵在高校段内的综合特征数，即有效功率Nu=735.6W，扬程Hm=1mH2O时，与它相似的模型泵转数，是由叶轮的形式尺寸所决定的，它只是描述水泵在高效段范围内其性能的特征数，因此不随转数变化而改变。
、
证明：
转速有n1变为n2，令：
，由比例律
3-11在产品的试制中，一台模型离心泵的尺寸为实际泵的1/4倍，并在转速n=730r/min时进行试验。
此时，量出模型泵的设计工况出水量Qm=11L/s，扬程Hm=0.8m。
如果模型泵与实际泵的效率相等。
试求：
实际泵在n=960r/min时的设计工况流量和扬程。
3-12试求12Sh离心泵的比转数ns=？
由该泵铭牌上已知，额定转速n=1450r/min，流量Q=684m3/h，扬程H=10m。
3-13清理仓库时，找出一台旧的BA泵从其模糊的铭牌上，可看出：
Q=32L/s，H=50m，n=2900r/min，N=22.9kW，η=68.5%。
试绘制其Q～H，Q～N，Q～η性能曲线。
比转数
思考题与习题
4-1泵站设计时如何计算总扬程？
4-2试在图4-36所示的诸水泵装置中标出水泵的静扬程，写出其设计扬程的表达式
图4-36水泵装置图
4-3如图4-37所示的泵装置。
泵从一个密闭水箱抽水，输入另一个密闭水箱，水箱内的水面与泵轴齐平，试问：
（1）该泵装置的静扬程HST=？
（m）
（2）泵的吸水地形高度Hss=？
（m）
（3）泵的压水地形高度Hsd=？
（m）
图4-37密闭式离心泵装置
HST=22mH2O
HSS=2mH2O
HST=20mH2O
4-4三台泵三种抽水装置如图4-38（a）、（b）、（c）所示。
三台泵的泵轴都在同一标高上，其中（b）、（c）装置的吸水箱是密闭的，（a）装置吸水井是敞开的。
图4-38三种抽水装置
要使三个泵的吸水地形高度相同
HA＝2m
Pc＝1.2atm
4-5什么叫水泵的工况点？
工况点与哪些因素有关？
当发生如下情况时，水泵的工况点如何变化？
（1）管道的直径变粗和变细时。
（2）当管路上闸阀的开度变小时。
（3）水源水位或出水池水位升高或降低时。
（4）水泵的转速增加或减少时。
（5）水泵减漏环严重磨损，叶片和减漏环间隙增大时。
（6）管路年久失修，严重锈蚀时。
4-6现有一台离心泵装置如图4-39所示，试证：
图4-39离心泵装置
该离心泵装置的扬程公式应为：
4-7一台输送清水的离心泵，现用来输送密度为水的1.3倍的液体，该液体的其他物理量性质可视为与水相同，泵装置均同。
试问：
（1）该泵在工作时，其流量与扬程的关系曲线有无改变？
在相同的工作情况下，泵所需的功率有无改变？
在相同工作情况下（理解为相同的水泵装置）所需功率为输水的1.3倍
（2）泵出口处的压力表读数（MPa）有无改变？
如果输送清水时，泵的压水地形高度Hsd=0.5MPa，此时压力表读数应为多少MPa？
（3）如果泵将液体输送往高地密闭水箱时，密闭水箱的压力为2atm，试问此时该泵的静扬程HST应为多少？
4-8某取水泵站从水源取水，将水输送至净水池。
已知水泵流量Q=1800m3/h，吸、压水管道均为钢管，吸水管长L1=15.5m，管径D1=500mm，压水管长L2=450m，管径D2=400mm。
局部水头损失按沿程水头损失的15%计算。
水源设计水位76.83m，蓄水池最高水位为89.45m，水泵泵轴标高为78.83m。
水泵的效率在Q=1800m3/h时为75%。
试计算该水泵装置所需扬程H及轴功率N。
4-9试从概念上区分水箱自由出流时，测压管水头线与管路水头损失特性曲线间的不同。
4-10在图4-40所示的泵装置上，在出水闸阀前后装A、B两只压力表，在进水口出装上一只真空表C，并均相应地接上测压管。
现问：
（1）闸阀全开时，A、B压力表的读数及A、B两根测压管的水面高度是否一样？
闸阀局部水头损失不可忽略，测压管高度A>B，压力表读数A>B
（2）闸阀逐渐关小时，A、B压力表的读数以及A、B两根测压管的水面高度有何变化？
闸阀关小，管阻增大，（H＝HST+SQ2）S增大，所以，水泵流量下降，H增加，A表读数增大，测压管上升。
水泵流量下降B点以上的管段水头损失减小，所以B表减小，B测压管下降。
（3）在闸阀逐渐关小时，真空表C的读数以及它的测压管内水面高度如何变化？
闸阀关小，流量变小，吸水管水头损失减小，所以真空度减小，比压管水面上升。
图4-40闸阀调节时的压力变化
4-11如图4-41所示，A点为该泵装置的极限工况点，其相应的效率为ηA。
当闸阀关小时，工作点由A点移至点B，相应的效率为ηB。
由图可知ηA＞ηB，现问：
（1）关小闸阀是否可以提高效率？
此现象如何解释？
（2）如何推求关小闸阀后该泵装置的效率变化公式？
图4-41闸阀调节时离心泵装置工况点的变化
4-12某泵站装有一台6Sh-9型泵，其性能参数见表4-9所示。
管道阻力系数S=1850.0s2/m5，静扬程HST=38.6m。
试用数解法求此时水泵的出水量、扬程、轴功率和效率。
表4-96Sh-9型泵的性能参数
流量（L/s）
扬程（m）
转速（r/min）
轴功率（kW）
效率（%）
36
52
2950
24.8
74
50
46
28.6
79
61
38
30.6
74
4-13什么叫工况调节？
在那些情况下需要进行工况调节？
工况调节的方法有那几种？
各适用于什么场合？
4-14在什么情况下需要两台或两台以上的水泵的并联运行？
水泵并联运行有什么优缺点？
是否水泵并联的台数越多，管路越省，运行越经济？
4-15某取水泵站，设置20Sh-28型泵3台（两用一备），20Sh-28型泵的性能参数见表4-10。
已知：
吸水井设计水位11.4m，出水池设计水位为20.30m，吸水管阻力系数S1=1.04s2/m5，压水管阻力系数S2=3.78s2/m5，并联节点前管道对称。
试用图解法和数解法求水泵并联工况点。
表4-1020Sh-28型泵的性能参数
流量Q（L/s）
扬程H（m）
转速n（r/min）
轴功率N（kW）
效率η（%）
450
27
970
148
80
560
22
148
82
650
15
137
70
4-16某水泵转速n1=970r/min时的（Q～H）1曲线高效段方程为H=45-4583Q2，管道系统特性曲线方程为H=12+17500Q，试求：
（1）该水泵装置的工况点；
（2）若需水泵的工况点流量减少10%，为节电，水泵转速应降为多少？
4-17某循环泵站，夏季为一台12Sh-9型泵工作D2=290mm，Q～H曲线高效段方程为H=28.33-184.6Q2，管道阻力系数S=225s2/m5，静扬程HST=15m，到了冬季需减少12%的供水量，为节电、拟将一备用叶轮切削后装上使用。
试问切削后叶轮外径应为多少？
切削百分之几？
4-18已知某离心泵的叶轮外径为D2==316mm、D1==160mm，该泵的基本性能如表4-11所示。
（1）试绘出该泵的基本性能曲线Q～H、Q～N、Q～η。
（2）转速恒定，叶轮外径切削使D2==285mm，换算叶轮切削后的性能曲线。
（3）求水泵的比转速ns。
表4-11离心泵性能试验数据（n=1450r/min）
流量Q（L/s）
0
20
40
60
80
100
120
扬程H（m）
32
33
33
32
28
24
17
轴功率N（kW）
12.1
14.39
18.50
23.84
27.80
32.92
38.52
思考题
5-1什么是水泵汽蚀？
有哪些危害？
如何采取措施进行防止？
5-2汽蚀余量与吸上真空度有何区别？
有什么关系？
5-3允许吸上真空高度受海拔和水温影响时，如何进行修正？
5-424sh-9型离心泵的铭牌上注明：
在抽升20℃水温的水时，Hs＝2.5mH2O。
试问：
（1）该泵在实际使用中，是否其吸入口的真空值表值Hv，只要不大于2.5mH2O，就能够保证该泵在运行中不产生汽蚀？
铭牌上标注的数值是在标准情况下的数据，若水温或当地大气压低于比标准条件，应先进行修正。
（2）铭牌上Hs＝2.5mH2O是否意味着该泵在叶轮中的绝对压力最低不能低于10.33mH2O－2.5mH2O＝7.83mH2O高，为什么？
不对，铭牌上的HS是指泵在最高效率流量下其吸入口处最大的允许吸上真空高度，由泵吸入口至叶轮内压力最低点还有压降。
另外，该数值指的是标准情况下的清水，温度改变，饱和蒸气压也改变。
叶轮中压力最低点不能低于当时水温下的饱和蒸汽压。
5-5一台泵吸入口径为200mm，流量为77.8L/s，样本给定Hs＝3.6mH2O，估计吸水管路损失为0.5m，分别求在标准状况下和在拉萨地区从
开式容器中抽送40℃清水时的安装高度。
水泵站：
有抽水机（水泵，动力机，传动设备），机房，管道，进出水构筑物，电力系统等所组成的多功能，多目标的综合水利枢纽。
泵按照工作原理可分为：
叶片式泵，容积式泵，其他类型泵
根据叶轮出水的水流方向（径向流，轴向流，斜向流）径向流的叶轮称为离心泵。
（轴向流的叶轮称为轴流泵；斜向流的叶轮称为混流泵,即受到离心力作用又受到轴向升力的作用）。
叶片泵按其叶片的弯曲形状可分为：
后弯式，前弯式，径向式。
大多采用后弯式。
离心泵的主要零件：
叶轮，泵轴，泵壳，吸水口，出水口，吸水管，压水管，底阀，压阀，泵座，灌水漏斗
叶轮材料：
铸铁，钢，青铜（机械强度强，耐磨和耐腐蚀性能好）；一般可分为：
单吸式叶轮，双吸式叶轮（吸水量较大）；按其盖板情况可分为：
封闭式叶轮（输送较洁净的液体），敞开式叶轮（输送含有一定悬浮物、杂质的液体），半开式叶轮；
泵轴材料：
碳素钢、不锈钢（要有足够的抗扭强度和刚度）；作用：
用来旋转叶轮；泵轴和叶轮的连接：
采用键连接，平键只能传递扭矩不能固定叶轮轴向位置；叶轮轴向位置的固定：
大中型泵常用轴套和并紧轴套的螺母来定位。
泵壳特点：
1蜗壳形（保持良好的水力条件，沿蜗壳断面的水流速度为常数），2锥形渐扩管（降低水流速度，速度水头转化为压力水头）
泵座，作用：
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