泵与风机习题

绪论 第一节

1.试述泵与风机在火力发电厂中的作用.

2.简述泵与风机的定义及它们在热力发电厂中的地位? 第二节

1.写出泵有效功率表达式,并解释式中各量的含义和单位. 2.风机全压和静压的定义式是什么?

3.试求输水量qv=50m3/h时离心泵所需的轴功率.设泵出口处压力计的读数为25.5×104Pa,泵入口处真空计的读数为33340Pa,压力计与真空计的标高差为△z=0.6m,吸水管与压水管管径相同,离心泵的总效率η=0.6

4.离心式风机的吸入风道及压出风道直径均为500mm,送风量qv=18500m3/h.试求风机产生的全压及风机入口、出口处的静压.设吸入风道的总阻力损失为700Pa,压出风道的总阻力损失为400Pa(未计压出风道出口的阻力损失),空气密度ρ=1.2kg/m3.

5.有一普通用途的离心式风机,其全压p=2000Pa,流量qv=47100m3/h,全压效率η=0.76,如果风机轴和原动机轴采用弹性联轴器连接,试计算该风机的全压有效功率、轴功率，并选配电机. 6.发电厂的锅炉车间装有五台锅炉,由压力计测得锅炉工作压力为3.9×106N/m2的情况下,每台锅炉的额定蒸发量为7.35×105kg/h.按照有关规定,供给锅炉的流量应不小于所有锅炉在额定蒸发量情况下的1.15倍,离心泵产生的扬程相当于锅炉的工作压力的1.25倍.若设置4台型号相同的给水泵,试求每台给水泵所配用电动机的功率.设电动机的容量安全系数为10%,泵的效率η=0.75,水泵和电动机轴弹性联轴器联接.给水密度ρ=909.44kg/m3.

7.有一离心泵,装设在标高为4m的平台上.该泵从水面水位2m的蓄水池中吸水,并送往另一水位标高14m、自由表面上绝对压力p3= 1.2×105N/m2的压力水箱中.当地大气压pa=105N/m2.

(1)试确定离心泵的流量及扬程.设安装在离心泵出口的压力表的读数pg= 2.5×105N/m2,吸入管道长l1=6m,直径d1=100mm,d2=80mm,沿程阻力系数λ1=0.025,λ2=0.028.吸水滤网的局部阻力系数ξ1=7,阀门的阻力系数ξ2=8,每个90°弯管的阻力系数为0.5。

(2)试确定原动机功率.若离心泵的效率η=0.7,原动机容量的功率按安全系数k=1.2,原动机轴和泵轴的传动机械效率ηtm=0.95。

8.水泵将吸水池的水送往水塔,若泵的吸水高度H1=3m,水泵出口到水塔水面的高度为H2=30m.水泵进口处的真空值为6.57×104N/m2,吸入管道的局部阻力系数之和∑ξ=9.0,吸入管道的直径d1=300mm,长度l1=8m,压出管道直径d2=250mm,长度l2=60m.吸入管道和压出管道的沿程阻力系数均取为λ=0.035.压出管道的局部阻力系数之和∑ξ=16. 试求水泵的流量及泵出口压力表的读数pg.

9.泵与风机有哪些主要性能参数?分别是怎样定义的? 10.如何表示流体通过泵与风机后获得的能量? 绪论综合习题

1.试述泵与风机在火力发电厂中的作用.

2.泵与风机的主要性能参数有哪些?转速与效率的高、低对泵及风机的影响如何? 3.风机和水泵的流量定义有何区别?

4.流体经泵与风机后所获得的机械能,为何泵用扬程而风机用全压表示? 5.习题册简答题的第一章的第1-1和1-2题.

6.习题册计算题的第一章的1-12、 1-13、1-15.

7.泵与风机按其工作原理可以分为哪几类?它们的工作原理有什么不同? 第一章

第一节

1.习题集简答题的1-3、1-4、1-5和1-6. 2.习题集计算题的1-3. 3.本章后面的习题1-1.1-4

4.流体在离心式泵与风机的叶轮中是怎样运动的?如何用速度向量来表示?绝对速度可以分解为哪两个分速度,各有什么作用?

5.如何用速度三角形表示流体在叶轮内的流动情况?通常根据哪些条件作出进出口速度三角形?绝对速度可以分解为哪两个速度,各有什么用途? 6.简述流体在叶轮内的流动分析假设.

7.解释叶轮内流体的牵连运动、相对运动和绝对运动，并画出速度三角形。 8.已知叶轮的几何条件和转速时,如何求出圆周速度和绝对速度的径向分速度. 9.流体在轴流式叶轮内流动的速度三角形有什么特点?

10.已知某离心泵叶轮直径D2=140mm,叶轮出口宽度b2=27mm,叶片出口安装角β2y=23°,转速n=2900r/min时,经过叶轮的流量qvT=99.79m3/h,求此叶轮在无限多叶片假设下的出口速度三角形

第二节

1.为了提高流体从叶轮获得的能量,一般有哪些办法?它们各有什么利弊?

2.有一离心泵,其叶轮尺寸如下:b1=35mm, b2=19mm, D1=178mm, D2=381mm, β1y=18°, β2y=20°.设流体径向流入叶轮,如n=1450r/min,试按比例绘出出口速度三角形,并计算理论流量和在该流量下的无限多叶片的理论扬程.

3.有一叶轮外径D2=300mm的离心式风机,转速n=2980r/min时的无限多叶片叶轮的理论全压pT∝是多少?设叶轮入口气体径向流入,叶轮出口相对速度为半径方向,空气的密度ρ=1.2kg/m3.

4.为了提高叶片式泵与风机的理论能头,可以采取哪些措施?

5.为了提高叶片式泵与风机的理论能头,采用加大叶轮外径和提高转速的方法对泵与风机各有什么影响?

6.习题集计算题1-1,1-5,1-6,

第三节

1.离心式泵与风机的叶片有哪几种型式?它们各有何优缺点?实际使用时采用什么型式,为什么?

2.何谓反作用度?它对泵与风机的效率有什么影响? 3.轴流式泵与风机的扬程(全压)为什么远低于离心式?

4.分别画出后弯式、径向式和前向式叶轮的出口速度三角形. 5.简述叶片安装角和理论能头的关系. 6.简述叶片安装角和反作用度的关系.

7.三种不同型式的叶轮,哪种效率高,为什么?

8.叶片出口安装角对无限多叶片理论能头HT∝、Hd∝、Hst∝有何影响？为什么离心泵的叶轮都采用后弯式？ 9.习题集计算题1-2,

第四节

1.轴向涡流是怎样改变进出口速度三角形的?

2.试述轴向涡流理论，画图说明其对进出口速度三角形的影响。 以及对叶轮流道内速度场和压力场的影响.

3.有人说:”叶轮叶片数有限时,其理论能头有所下降是因为流体在叶轮内的流动损失所引起”,你认为如何?

4.无限多叶片和有限多叶片数时,流体在叶轮叶片间的速度分布和叶片表面上的压力分布有何区别?

5.习题集计算题1-9, 第五节

1.流体流经泵与风机时，有哪些损失？各发生在什么部位？损失机理和影响因素各是什么？如何降低这些损失？

2.若某泵或风机的机械效对率、容积效率、流动效率值均相等，即ηm=ηv=ηh时，试问其机械损失△Pm、容积损失△Pv、流动损失△Ph值也是否相等？为什么？

3.某台泵在运行时，若忽略泵内流道产生的流动损失，则此泵输出的流量qvT、叶轮产生的扬程HT的如下关系中，你认为哪个正确？

? (1)qv= qvT，H= HT； ? (2)qv= qvT，H≠HT； ? (3)qv≠qvT，H= HT； ? (4)qv≠ qvT，H≠HT； 4.流动损失是由摩擦造成的。

5.圆盘摩擦损失既属于机械损失又属于流动损失。 6.内功率PI=P－△Pm－△Pv－△Ph。

7. HT∝、 HT、H之间有何区别？为什么H ＜ HT ＜ HT∝？

8.推导能量方程式时有哪些假设?通过怎样的修正才能得到实际工作下扬程或全压? 9.习题集计算题1-7,1-8,1-10,

10.当流量大于设计流量或小于设计流量时，其进出口速度三角形如何变化？

11.入口预旋是怎样改变入口速度三角形的?为什么入口预旋有时可以减小入口冲击损失?入口预旋分类及其产生的原因各是什么?

12.为什么泵与风机的入口会产生预旋现象?它对泵与风机的性能有何影响? 13.轴流式泵与风机空栽启动时,功率为什么不为零?

第六节

1.离心泵启动时，出口阀门是全开还是全关？为什么？

2.轴流泵（非叶可调）启动时，出口阀门是全开还是全关？为什么？

3.什么是泵与风机的运行工况点?泵的扬程与泵的管路系统能头的区别和联系. 4.什么是泵与风机的性能曲线?主要性能曲线包括哪些?各是怎样绘制的?

5.泵启动时,为避免启动电流过大,离心式泵和轴流式泵的出口阀门状态如何?为什么?

6.对自江河、水库取水的电厂循环水泵而言，其流量-扬程性能曲线应怎样比较好？而对于电厂的给水泵、凝结水泵，其流量-扬程性能曲线应怎样比较好？为什么？

第七节

1.习题集计算题1-11,1-14

第八节

1.习题集计算题1-16,1-17,1-18,1-20,1-21,1-23,1-24,

2.如何根据已有的泵或风机的性能曲线绘制转速变化后的性能曲线?

3.某台风机如果被输送的气体温度发生变化,则风机的流量、全压、功率和比转速如何变化? 第九节

1.什么是泵与风机的通用性能曲线?其作用如何? 第十节

1.习题集计算题1-22,1-25,1-26,1-27

2.若某台泵转速由n变为n/2时，其比转速增大、减小还是不变，为什么？ 第二章 第一节

1.什么是汽蚀现象? 简要说明其对泵工作的影响。

2.简要说明有效汽蚀余量和必须汽蚀余量的区别和联系。 3.提高泵的抗汽蚀性能可采取哪些措施？基于什么原理？ 4.水温、泥砂、粘性对泵汽蚀影响如何？

5.为了防止泵内汽蚀,为什么规定最大流量和最小流量?

6.火力发电厂凝结水泵和给水泵启动时,为什么要开启旁路阀? 7.习题集简答题1-24,2-1至2-23. 8.习题集计算题2-1至2-8. 其它节

1.简述离心泵轴向力形成的原因，说出五种平衡轴向力的方法，并分析说明平衡盘为什么能自动平衡轴向力？

2.常用的轴端密封有哪些?

3.大容量高温高压锅炉给水泵为什么大多采用圆筒型泵壳结构? 第三章

1.教材159页习题3-1至3-3. 2.习题集简答题3-1和3-2. 3.习题集计算题3-1至3-3. 第四章

1.教材210页4-1至4-5.

2.为什么离心式风机入口节流调节比出口节流调节经济？

3.用进口速度三角形及性能曲线简要说明离心式风机采用入口导流器的节能原理。 4.作图说明对于离心式风机入口导流器调节比出口节流调节经济。 5.习题集简答题4-1至4-14

6.计算题:习题集计算题4-1至4-3.

7.磨损的机理如何?采取哪些措施可减轻泵与风机的磨损?

8.旋转脱流、喘振和抢风现象各是如何产生的？采取什么措施可以防止或消除这些现象？

附习题集-简答题

第一章 简答题

1-1．写出泵有效功率表达式，并解释式中各量的含义及单位。 1-2．风机全压及静压的定义式什么？ 1-3．简述流体在叶轮内的流动分析假设。

1-4．解释叶轮内流体的牵连运动、相对运动及绝对运动，并画出速度三角形。 1-5．已知叶轮的几何条件及转速时，如何求圆周速度u和绝对速度的径向分速?r.

1-6．流体在轴流式叶轮内流动的速度三角形有什么特点？

1-7．试写出叶片式（离心式和轴流式）泵与风机的能量方程式的两种形式。 1-8．为了提高叶片式泵与风机的理论能头，可以采取那些措施？

1-9．为了提高叶片式泵与风机的理论能头，采用加大叶轮外径D2的方法与提高转速n的方法对泵与风机各有什么影响？

1-10．分别画出后弯式、径向式和前弯式叶轮的出口速度三角形。 1-11．简述叶片安装角与理论能头的关系。 1-12．简述叶片安装角与反作用度的关系。 1-13．三种不同型式的叶轮那种效率高，为什么？

1-14．流体流经泵与风机时存在那几种形式的损失？

1-15．有人说：“叶轮叶片数有限时，其理论能头有所下降是由于流体在叶轮内的流动损失引起”，你认为如何？

1-16．圆盘摩擦损失属于哪种形式的损失？它与那些因素有关？ 1-17．什么是冲击损失，它是怎样产生的？

1-18．机械效率、容积效率和流动效率的定义式是什么，三者与总效率的关系如何？

1-19．简述H、HT、HT?三者的关系。

1-20．泵启动时，为避免启动电流过大，离心式泵和轴流式泵的出口阀门状态如何？为什么？

1-21．对自江河、水库取水的电厂循环水泵而言，其H-qV性能曲线应怎样比较好；而对于电厂的给水泵、凝结气泵，其H-qV性能曲线应怎样槐较好，串什么？

1-2\＊试解释火力发电厂?结泵和给水泵启动时要开启旁路阀的原因。 1-23．简述正、贛预旋对泵与风机能头的影响。

1-18．现有Y9-6.3(35)-12№10D型锅炉引风机一台，铭牌参数为：n0=960r/min，p0=1589Pa，qV0=20000m3/h，?=60%，配用电机功率22kW。现用此风机输送20℃的清洁空气，转速不变，联轴器传动效率?tm=0.98。求在新工作条件下的性能参数，并核算电机是否能满足要求。

1-19．有一台可把15℃冷空气加热到170℃热空气的空气预热器，当它的流量qm=2.957×103㎏/h时，预热器及管道系统的全部阻力损失为150Pa，如果在该系统中装一台离心风机，问从节能的角度考虑，是把它装在预热器前，还是预热器后（设风机效率? =70%）?

1-20．G4-73型离心风机在转速n=1450r/min和D2=1200mm时，全压p=4609Pa，流量qV=71100m3/h，轴功率Psh=99.80kW，空气密度?=1.2㎏/m3，若转速和直径不变，但改为输送锅炉烟气，烟气温度t =200℃，大气压力pa=0.1MPa，试计算密度变化后的全压、流量和轴功率。

1-21．已知某电厂的锅炉送风机用960r/min的电机驱动时，流量qV1=261000m3/h，全压p1=6864Pa，需要的轴功率为Psh=570kW。当流量减小到qV2=158000m3/h时，问这时的转速应为多少？相应的轴功率、全压又是多少？设空气密度不变。

1-22．已知某单吸离心泵的比转速ns=60，当转速为n=2900r/min时的最高效率?=0.6，此时对应的扬程（称额定扬程）H=50m，求该泵的（额定）流量和轴功率。

1-23．已知某电厂的锅炉送风机用960r/min的电机驱动时，流量qV1=261000m3/h，全压p1=6864Pa，需要的轴功率为Psh=570kW。当流量减小到qV2=158000m3/h时，问这时的转速应为多少？相应的轴功率、全压又是多少？设空气密度不变。

1-24．某水泵当转速n=2900r/min时，流量qV=9.5m3/min，H=120m，另有一与该泵相似的泵，其流量为q?V=38 m3/min，H?=80m。问模型泵叶轮的转速应为多少？

1-25．火力发电厂中的DG520-230型锅炉给水泵，共有8级叶轮，当转速n=5050r/min时，扬程H=2523m，流量qV=576m3/h，试计算该泵的比转速，并指出该叶轮的型式。

1-26．某锅炉送风机，设计点的参数为qV=105m3/h，全压p=2452Pa， 空气温度 t=40℃，转速n=980 r/min，当地大气压pa=92236 Pa，求该风机的比转速ny？ 1-27．某水泵以3600r/min旋转时，相对应的扬程为H =128m，流量qV=1.23 m3/min，为满足该流量，拟采用比转速ns=85～133范围的单吸多级泵，试确定所用泵叶轮的级数。

第二章 计算题

2-1．在海拔500m的某地安装一台水泵，输水量qV =135L/s，水温t=30℃，该泵样本上提供的允许吸上真空高度[Hs]=5.5m，吸水管内径d=250mm，吸入管路总损失hw=0.88m，试求：具体使用条件下的允许吸上真空高度[Hs]’和几何安装高度[Hg]。（海拔500m的大气压头Hamb=9.7m，30℃水的饱和蒸汽压头HV=0.58m，水的密度?=995.6kg/m3）。

2-2．发电厂的锅炉车间装有5台锅炉，锅炉的工作压力为3.9×106Pa，每台锅炉的额定蒸发量为75×103kg/h，根据有关规定，给水泵的流量应不小于锅炉额定蒸发量的1.15倍，泵的全压应为锅炉工作压力的1.25倍。若设置4台给水泵，泵的效率η=0.75，泵与电机之间的传动效率η管阻力hw=1m，求泵的允许几何安装高度[Hg]。

2-3．300MW机组配套的轴流循环泵，流量为2120m3/h，扬程为23.2m，轴功率为1680kW,样本给出NPSHr=12.7m，估计吸入管道流动损失为1.0m，管径为250mm。在标准条件下，试求：①该泵的允许几何安装高度[Hg]；②该泵的允许吸上真空高度[Hs]。（注：标准条件下(pa-pV)/( ?g)=10.33-0.24，安全量K取0.5m）。 2-4．300MW机组配套的轴流循环泵，流量qV =2.12×104m3/h，扬程H=23.2m，轴功率N=1680kW，样本给出NPSHr=12.7m，估算吸入流道流动损失hw=1.0mH2O。求标准条件下该泵的允许几何安装高度[Hg]。若安装时泵轴在吸水池液面下3.5m，是否能正常工作。[注：标准条件：(pa-pV)/( ?g)=10.33-0.24，安全量K取0.5m]

2-5．在海拔800m的某地安装有一台水泵，输水量qV =2000m3/h，水温t=30℃，泵样本中给出的允许吸上真空高度[Hs]=4m，吸水管内径d=500mm，吸水管的长度L=6m，局部阻力的当量长度Le=4m，设沿程阻力系数λ=0.025，试确定Hg=3m时，泵能否正常工作。（海拔800m的大气压头Hamb=9.43m，30℃水的饱和蒸汽压头HV=0.43m，水的密度?=995.6kg/m3）。

2-6．在汽轮机凝汽器下面的某凝结水泵，已知其设计工况的参数为qV =120m3/h，H=60m，转速n=2950r/min。设凝汽器热水井液面压力p0=5×103Pa，相应的饱和水温为306.1K，吸水管道损失hw=0.4m，若已知该泵的允许汽蚀余量[NPSH]为5.28m，求：该泵的允许几何安装高度和泵的比转速。

2-7．有一台疏水泵，疏水器液面压力等于水的饱和蒸汽压力，已知该泵的允许汽蚀余量[NPSH]=0.7m，吸水管水力损失hw=0.2m，试问该泵安装在疏水器液面下1m是否安全？

tm=1，电机容量安全系数为

1.1，给水密度为909.44kg/m3，若已知给水泵的允许汽蚀余量[NPSH]=6m，吸水

2-8．在泵吸水的情况下，当泵的几何安装高度Hg与吸入管路的阻力损失之和大于60000Pa时，发现泵内刚开始汽化。吸入液面压力为101300Pa，水温为20℃，水的密度为1000kg/m3，试求水泵装置的有效汽蚀余量为多少？

第三章 计算题

3-1．在风机标准进口状态下，试证明用无因次参数表示的风机比转速为：

3-2．某台锅炉送风机，其进口压力为ps?=95968Pa，进口温度ts?=50℃，流量qV? =85400m3/h，全压p=3728Pa。试确定该通风机的系列并计算叶轮直径和功率。若输送流量改为qV=74300m3/h，其它参数不变，又怎样？（取转速n=1450r/min，电动机容量安全系数为1.15）

3-3．某台通风机D2=1.6m，n=1450r/min，在标准进气条件下，由进气箱试验得出的性能参数为：qV=21.97m3/h，p=16598Pa，Psh=425kW，求该风机的无因次参数qV 、p、Psh。

第四章 计算题

4-1某电厂水泵采用节流调节，若节流后泵的流量为740T/h，阀门前后的压强差?p=980700Pa，此时泵的运行效率?=0.75，求节流损失的轴功率。若水的密度ρ=1000kg/m3，每度电费为0.4元，求采用节流调节每年多耗的电费（1年=365天）。

4-2．已知某离心泵在转速为n=1450r/min时的参数为： qV（m3/h） H（m） 0 11.0 0 7.2 10.8 15 14.4 10.5 30 21.6 10.0 45 28.8 9.2 60 36 8.4 65 43.2 7.4 55 50.4 6.0 30 ?（%） 将此泵安装在静扬程Hst=6m的管路系统中，已知管路的综合阻力系数

?=0.00185h2/m5，试用图解法求运行工况点的参数？如果流量降低20％，试确定这时的水泵转速应为多少？设综合阻力系数不变。

4-3．在完成4-2题的基础上，若设变速调节后对应工况效率不变，采用变速调节方式比出口节流调节方式能节约多少轴功率（不计变速调节时传动装置的功率损失）？

附资料： 1. 若某泵或风机的机械效对率、容积效率、流动效率值均相等，即ηm=ηv=ηh时，试问其机械损失△Pm、容积损失△Pv、流动损失△Ph值也是否相等？为什么？ 2. 某台泵在运行时，若忽略泵内流道产生的流动损失，则此泵输出的流量qvT、叶轮产生的扬程HT的如下关系中，你认为哪个正确？ （1）qv= qvT，H= HT；（2）qv= qvT，H≠HT；（3）qv≠qvT，H= HT；（4）qv≠ qvT，H≠HT； 3．若某台泵转速由n0变为n0/2时，其比转速增大、减小还是不变，为什么？

4．试述轴向涡流理论，画图说明其对进出口速度三角形的影响。

5．当流量大于设计流量或小于设计流量时，其进出口速度三角形如何变化？ 6．流动损失是由摩擦造成的。

7．圆盘摩擦损失既属于机械损失又属于流动损失。 8．内功率PI=P－△Pm－△Pv－△Ph。

9．离心泵启动时，出口阀门是全开还是全关？为什么？

10．轴流泵（非叶可调）启动时，出口阀门是全开还是全关？为什么？ 11.什么是汽蚀现象? 简要说明其对泵工作的影响。

12．简要说明有效汽蚀余量和必须汽蚀余量的区别和联系。 13．提高泵的抗汽蚀性能可采取哪些措施？基于什么原理？

14．有一台离心式水泵运行过程中须进行变速调节，调节后的流量是调节前的95%，问调节后的转速是调节前的百分之多少？（大于95%、等于95%、小于95%）。

15．有一台离心式水泵运行过程中须进行变速调节，调节后的转速是调节前的95%，问调节后的流量是调节前的百分之多少？（大于95%、等于95%、小于95%）。

16．为什么离心式风机入口节流调节比出口节流调节经济？

17．用进口速度三角形及性能曲线简要说明离心式风机采用入口导流器的节能原理。 18．作图说明对于离心式风机入口导流器调节比出口节流调节经济。

19．简述离心泵轴向力形成的原因，说出五种平衡轴向力的方法，并分析说明平衡盘为什么能自动平衡轴向力？

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