《泵与泵站》第二章课后习题答案.docx
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《泵与泵站》第二章课后习题答案
《泵与泵站》第二章课后习题答案
《泵与泵站》第二章课后习题答案
【11.
（1）已知，出水水箱内绝对压强P1=3.0atm，进
水水箱绝对压强P2=0.8atm
示在泵轴以下）
HstH1H220
（2）22m
b水泵Hss（b）0H测0Ha55H
3m
^据题丿意：
Hss（b）Hss（c）Hss（a）3m
以泵轴为基准面
解得：
Ha2m
C水泵吸水池测压管水柱高度：
hPc11010Pc10c水泵吸水池测压管水头：
H测Zch510Pc1010Fc15（m）
c水泵Hss（c）0H测010Pc151510Pc3mH
解得：
Pc1.2atm
【3】.解答：
（1）根据给定的流量和管径，查《给水排
水设计手册》第一册，得:
真空表安装在泵轴处，
泵吸水地形高度：
H“35323m
ss
则：
HvHsshs彩
吸水管水头损失:
hshh10.00573011.17m
则：
真空表读数Hv31.171茎乙4.25口氏0
29.8
・1atm10mH2O760mmHg
则:
4.25mH2O4.2576323mmHg%
真空度=pL迟loo%
Pa
10mH2O4.25mH2O100%
10mH2O%
57.5%
（2）泵的静扬程:
HST
74.532211052.5m
压水管水头损失:
hd
i2l210.011620013.32m
管道总水头损失:
hshd1.173.324.49m
总扬程：
HHsth
52.5
4.4956.99m
gQH10009.8°」656.99127.66kw
（3）轴功率：
N!
000!
0000.7
【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:
E。
1-1断面:
E1
2-2断面:
E2
3-3断面:
E3
吸水管水头损失:
hs
E0E1
PaP1
v£
2g
P0
g
00
Pa
g
2
V1
P
（Hss
2Z）
2
V1
P
2g
g
2g
g
2
V2
P2
（Hss
2Z）
2
V2
P2
2g
g
2g
g
V
P3
HST
2
V3
Pa
2g
g
2g
g
z
2
V1
Hv
Hss
z
2
V1
2
2g
2
2g
Z3
乙
Z2
Z。
得:
,z
2
V1
hs
Hss
2
2g
g
Hss
压水管水头损失:
Ht
hdE2E3
得：
Hd
P2Pa
g
hdHss
Hss
z
2
2
V2
22
VoV3z
-3HstHdHss
2g2
2
v3
3Hst
22
V2V3
HST
2g
•・•泵装置总扬程
则：
HHvHd
hs
HvHd
hsHss
hdz
hshd）
Hst2g
忽略流速差，即
V1v2
2
V1
hdHss
22
V2V3
HST
2
Vi
2
V2
2
V3
2g
HST
总水头损失
2
Vi
2g
22
V1V2
2g
压力表和真空表沿泵轴安装，
则最后:
HST
丄C
C2ug
U2
2
V3
2g
評C2rCtg）訓;
U2C2rCtg
2）
叶轮出口牵连速度:
U2
nD2
60
1450
60
3.140.28
21.25（m/s）
叶轮出口面积:
F2
D2b23.140.280.04
0.035（m2）
径向流速：
C2r牛
F2
Qt
0.03538^（m/s）
代入基本方程式，得理论特性曲线:
12
Ht（21.25221.2538.57Qtctg30）40.08144.86Qt
9.8
【6】.解答：
（1）Q-H关系曲线不变；相同工况下，需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Qt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，贝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Q-H不变。
水泵的轴功率和液体密度p有关，n盘H,N和成正比，当1.3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，输送液体的密度改变，扬程不变，则其压力表读数Hd不变，泵的压力表读数：
PdgHd（MPa），和密度成正比，当1.3水时，则Pd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
咼度差：
Z48m
高位水池的测压管内液柱高度：
PFa1.01310521
7.9m
g1.3水g
静扬程：
HstZh487.955.9m
【7】.解答：
测压管水头：
H测zgh
z——位置水头
gh测压管内水柱高度（压强水头）
管道水头损失：
hH2H,（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。
【8】.解答：
如图，贝U,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
（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。
Q减小，扬程H增大的方向移动。
水泵的总扬程H
Hv
Hd，
因为：
闸阀关小，流量减小。
水泵的工况点向流量
2
真空表读数HvHsshs¥，闸阀关小时，流量减小，贝Vhs2g777
减小，Vi减小，Hss不变，则Hv读数减小，而总扬程H是增大的，因此Hd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，贝UA、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HbdhBD，闸阀关小，流量减小，hBDSBdQ2减小，HBd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，Hv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）不一定。
因为可能调节出水泵的高效段，贝叽水泵的效率降低
【10】.解答：
（1）一样
因为：
总扬程HHsth。
两种情况，静扬程Hst—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Hst增加，则总扬程增加。
其管道特性曲线变化如图。
【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Q-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。
从而有效的解决了供水过程中，水量逐时变化情况下，水泵的高效、节能工作的问题。
【13】.解答：
优点：
（1）保持管网等压供水（即静扬程不变）；
（2）节能
注意：
（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
调咼。
（3）为了节约投资，一般采用定速泵和调速泵并
联工作。
（4）泵的调速范围应该保证调速泵和定速泵的工
况都在高效段运行。
【14】.解答：
比转速不变。
因为调速后满足比例率:
2
Q1mH1n1
q2
5H2n2
比转速:
实际泵n实960r/min
Hm
Qs实n实，H实
根据相似律：
Qm3nm
22
22m
Hmn实0.89602
H实~2厂~~2
nm丄7302
4
【16】.解答：
该水泵的比转速
参考P54,ns100r/min的相对性能曲线，
根据公式:
QQQo
5%
铭牌上参数即为:
Q032L/s,H050m,N022.9kw,068
HHH0
NNN0
【17】.解答：
ns0.07061800127r/min
我国的比转速为美国的0.0706倍，日本的0.47倍。
【18】.解答:
12Sh-19水泵的特性曲线见P60,图2-50
据题意，已知：
Hst14m
，S225s2/m5，D2290mm
则其管道特性曲线为:
22
HHsthHstSQ214225Q2
绘制：
管道特性曲线Qh
Q（L/s）
150
175
187.5
200
225
250
Q（m3/s）
0.15
0.175
0.1875
0.2
0.225
0.25
H
19.1
20.9
21.9
23.0
25.4
28.1
Qh曲线交QH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=22.8m。
流量减少12%，贝U减少后流量为Qb=（1-12%）X196=171.6L/S，扬程为HB14225Q：
20.6m，其工况点移动到B
（仃1.6，20.6）点
其等效率曲线系数：
kQ-y!
穿700（s2/m5）
等效率曲线:
HkQ2700Q
h,=24.0m。
B
根据切削律：
乞
Qb
切削后叶轮直径:
D2
D2B
Qb
DB
2BQ'
B
1716290267mm
185
绘制：
等效率曲线HkQ2
q（L/s）
150
175
187.5
200
225
250
Q（m3/s）
0.15
0.175
0.1875
0.2
0.225
0.25
H
15.8
21.4
24.6
28.0
35.4
43.8
HkQ2曲线过B点，交QH曲线于B点，B'点即为水泵对应B点的相似工况点，对应流量为qb=185L/s，扬程
切削量：
D2D2B100%290267100%7.9%
D2290
【19】.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，应该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：
Hc123.01003.511048m
水泵特性曲线折引到B点，折引后：
B点测压管水头为：
Hb120100122440m
H
H
'HhABHSabQ2H200Q2
水池供水特性曲线折引到
CHchBCHcSbcQ248130Q2
B点
绘制：
水泵折引后特性曲线
QH'
Q（L/s）
0
80
160
240
320
400
Q（m3/s）
0
0.08
0.16
0.24
0.32
0.40
H
72
77
76
73
69
59
h
AB
0
1.3
5.1
11.5
20.5
32.0
H
1
72
75.7
70.9
61.5
48.5
27.0
绘制：
高位水池供水折引后特性曲线Q
Hc'
q（L/s）
0
80
160
240
320
400
Q（m3/s）
0
0.08
0.16
0.24
P0.32
0.401
H
c
48
48
48
48
48
48
h
BC
0
0.8
3.3
7.5
13.3
20.8
H
1
48
47.2
44.7
40.5
34.7
27.2
c
绘制：
HB40直线，交QHc'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Qh■于A'点，过A'点做纵轴平行线，交Qh于A点，A点即为水泵的工况点，对应流量为Qa=350L/s，扬程
HA=65m。
B点的流量:
QbQAQC245350595L/S
（2）相当于水泵同时向两个水箱供水的问题。
如上图，绘制：
水泵折引后特性曲线QH'
绘制：
Hb40直线，交QH'于A'点，过A点做纵轴平行线，交QH于A点，A点即为水泵的工况点，对应流量为QA=350L/s，扬程
HA=65m。
水泵到水池C的流量：
QCQAQb35040310L/S
（图2）
【22】.解答：
（1）不是。
因为：
允许吸上真空高度为真空表读数匕的极限值。
要求满足HvHs，能够保证水泵不产生气蚀。
水泵的允许吸上真空高度受的提升液体的水
温、实际地点的气压影响。
水泵铭牌上的参数Hs=2.5m
是水泵在标准状态下（即水温20°C,气压为1atm）的允许吸上真空高度。
当水泵在标准状态下工作时，HvH即Hv2.5mH2O，即能保证不产生气蚀，但是当水泵不在标
准状态下工作时，需要对Hs进行修正，
HsHs10.33hahva0.24，当HvHs时，才能保证不产生气蚀，
此时Hs2.5m。
（2）不是。
因为：
根据泵内压力变化规律，（P78,公式2-146）:
叶轮绝对压力最小值:
Pk“Pa
/PaCoVfW。
2、
（Hs）（~~）
c2v；w。
2
7.85（」--
g2g2g
Pk
），式中（C
22
0V
2g
W。
2、
表示水泵内部
gg2g2g
的压力降，其值大于3m，因此，叶轮中的绝对压力最小值并不是7.85m，而是更低。
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