泵与泵站(第五版)课后答案全二章

【P107习题】

【1】．（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

以泵轴为0-0线，大气压Pa=1atm

出水水箱测压管水头：H1 P1 Pa 10 3 1 10 20m

进水水箱测压管水头：H2 P2 Pa 10 0.8 1 10 2m（“-”表

示在泵轴以下）

HST H1 H2 20 ( 2) 22m

（2）泵的吸水地形高度：Hss（3）泵的压水地形高度：Hsd

H2 2m H1 20m

【2】．解答：如图（a），Hss(a)

3m

据题意：Hss(b) Hss(C) Hss(a) 3m 以泵轴为基准面 （1）b水泵位置水头：Zb

HA

b水泵吸水池测压管水柱高度：h 0.5 1 10 5m b水泵吸水池测压管水头：H测 Zb h HA 5 m b水泵Hss(b) 0 H测 0 HA 5 5 HA 3m 解得：HA 2m

（2）c水泵位置水头：Zc

5m（在泵轴以下）

c水泵吸水池测压管水柱高度：h Pc 1 10 10Pc 10 c

水

泵

吸

水

池

测

压

管

水

头

：

H测 Zc h 5 10Pc 10 10Pc 15(m)

c水泵Hss(c) 0 H测 0 10Pc 15 15 10Pc解得：Pc

3mH

1.2atm

【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：

吸水管沿程水头损失系数i1 5.7‰ 压水管沿程水头损失系数i1 11.6‰

v12 z

真空表读数：Hv Hsd hs （见P24，公式2-30）

2g2

真空表安装在泵轴处，

v12

则：Hv Hss hs

2g

z

0 2

QQ0.16 1.27m/s A1 Ds23.14 0.42

)()(

44

计算水泵的吸水管流速：v1 泵吸水地形高度：Hss吸水管水头损失： hs

35 32 3m

i1 l1 1 0.0057 30 1 1.17m

1.272

4.25mH2O 则：真空表读数Hv 3 1.171

2 9.8

∵1atm 10mH2O 760mmHg

则：4.25mH2O 4.25 76 323mmHg% 真空度=

Pa Pv10mH2O 4.25mH2O

100% 100% 57.5% Pa10mH2O

（2）泵的静扬程：HST 74.5 32 2 1 10 52.5m

压水管水头损失： hd

i2 l2 1 0.0116 200 1 3.32m

1.17 3.32 4.49m

管道总水头损失： h hs hd总扬程：H HST

h 52.5 4.49 56.99m

（3）轴功率：N

gQH1000 9.8 0.16 56.99

127.66kw 1000 1000 0.7

【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：

2v0PP

0-0断面：E0 Z0 0 0 0 a

2g g g

v12Pv12P z1

1-1断面：E1 Z1 (Hss ) 1

2g g22g g

22v2P2v2P z

2-2断面：E2 Z2 (Hss ) 2

2g g22g g

22v3P3v3P

断面：E3 Z3 HST a

2g g2g g

3-3

吸水管水头损失：

Pa P z v12 z v12 1

hs E0 E1 Hss Hv Hss

g22g22g z v12

得：Hv hs Hss

2 2g

压水管水头损失：

2222

P2 Pa v3 v3 z v2 z v2

hd E2 E3 Hss HST Hd Hss HST

g2 2g2 2g

22 v3 z v2

得：Hd hd Hss HST

2 2g

∵泵装置总扬程H Hv Hd

22

v3 z v12 z v2

则：H Hv Hd hs Hss hd Hss HST

22g22g

22

v3v12 v2

hs hd z HST

2g2g

（总水头损失

h hs hd）

h HST

22 v12 v2 v3

z 2g 2g

2

v12 v2

0； 忽略流速差，即v1 v2，2g

压力表和真空表沿泵轴安装，即 z 0

则最后：H HST【

HT

2v3

h 2g

5】．解答：泵的基本方程式：

u112

C2u u2 2(u2 C2rctg ) (u2 u2C2rctg 2) ggg

叶轮出口牵连速度：u2 n D2

60

1450 3.14 0.28

21.25（m/s）

60

叶轮出口面积：F2 D2 b2 3.14 0.28 0.04 0.035 （m2）

径向流速：C2r

QTQT

38.57Q（ Tm/s）F20.035

代入基本方程式，得理论特性曲线：

HT

1

(21.252 21.25 38.57QT ctg30 ) 40.08 144.86QT 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ρ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，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Q-H不变。

水泵的轴功率和液体密度ρ有关，N

gQH

1000

，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：Pd gHd(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高度差：Z 48m

P Pa1.013 105 2 1 高位水池的测压管内液柱高度：h 7.9m g1.3 水g

Z h 48 7.9 55.9m

静扬程：HST

【7】．解答：测压管水头：H测 Z gh

Z——位置水头

gh——测压管内水柱高度（压强水头）

=SQ2

管道水头损失： h H2 H1（计算段前后测压管水头差）

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，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。

（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H增大的方向移动。水泵的总扬程H Hv Hd，真空表读数

v12

Hv Hss hs

2g

，闸阀关小时，流量减小，则 hs减小，v1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，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

HBD hBD，闸阀关小，流量减小， hBD SBDQ2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，则，水泵的效率降

低。

【10】．解答：

（1）一样。

因为：总扬程H HST h。两种情况，静扬程HST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，即一般不轻易调高。 （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。

H1 n1Q1n1

因为调速后满足比例率： ，

H2 Q2n2 n2

2

比转速ns1 比转速：

3.65n1Q1

H1

4

ns2

3.65n22

H2

34

3.65n

222

n2Q1n1

34

nH1 n2 1

3.65n113.65Q1n n

ns1 33

H14H14n n

3

22322121321

【15】．解答：

据已知：比例尺

Dm1

，Hm 0.8m，Qm 11L/s，nm 730r/min D实4

实际泵n实 960r/min

2

nm QnH

根据相似律：m 3m，m 2 H实Qs实n实

n实

则：实际泵流量：Q实

Qm n实

nm

3

11 960 1

730 4

3

926L/s

H实

2

Hm n实

2

2 nm

0.8 9602 1 2 730 4

2

22m

【16】．解答：

该水泵的比转速：ns

3.65nH

3

4

3.65 2900 0.032

3504

100r/min

参考P54，ns 100r/min的相对性能曲线， 铭牌上参数即为：Q0 32L/s，H0 50m，N0根据公式：Q Q0

H H0 N N0

22.9kw， 0 68.5%

【17】．解答：ns 0.0706 1800 127r/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：HST

14m，S 225s2/m5，D 290mm

2

则其管道特性曲线为：H HST绘制：管道特性曲线 Q h

h HST SQ2 14 225Q2

Q hQ H流量为QA=195L/s，扬程HA=22.8m。

流量减少12％，则减少后流量为QB=（1-12％）×196＝171.6L/s，

2扬程为HB 14 225QB 20.6m，其工况点移动到B（171.6，20.6）点

其等效率曲线系数：k

HB

2

QB

20.625

700（s/m） 2

0.1716

等效率曲线：H kQ2 700Q2

绘制：等效率曲线H kQ2

H kQ2Q HB'B'点的相似工况点，对应流量为Q=185L/s，扬程HB=24.0m。

B'

'

根据切削律：

Q

B'

QB

D2D2B

QBQ

B'

切削后叶轮直径：D2B 切削量：

D2 D2B

D2

D2

171.6

290 267mm 185

100%

290 267

100% 7.9% 290

【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：Hc 123.0 100 3.5 1 10 48m B点测压管水头为：HB 120 100 12 2 4 40m 水泵特性曲线折引到

H' H hAB H SABQ2 H 200Q2

B点，折引后：

水池供水特性曲线折引到

'

Hc Hc hBC Hc SBCQ2 48 130Q2

B点：

绘制：水泵折引后特性曲线 Q H '

绘制：高位水池供水折引后特性曲线Q Hc

绘制：HB 40直线，交Q Hc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 H '于A’点，过A’点做纵轴平行线，交 Q H 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：QB QA QC

245 350 595L/s

（

（图1）

（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 Q H '

绘制：HB 40直线，交 Q H '于A’点，过A’点做纵轴

平行线，交 Q H 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：QC QA QB 350 40 310L/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Hv的极限值。要求满足

Hv Hs，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℃，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，Hv

Hs即Hv 2.5mH2O，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，

Hs' Hs 10.33 ha hva 0.24 ，当Hv Hs'时，才能保证不产生气蚀，此

时Hs'

2.5m。

（2）不是。

因为：根据泵内压力变化规律，（P78，公式2-146）：

22

PaPKC0 v12W02C0 v12W02v12

(Hss hs) Hs g g2g2g2g2g2g

叶轮绝对压力最小值：

2

PaC0 v12W02PK

( Hs) ( ) g g2g2g

在标准状态下，Pa

g

Hs 10.33 2.5 7.83m

22

C0 v12W02C0 v12W02PK

式中( 7.85 ( )， )表示水泵内部的

g2g2g2g2g

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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