离心泵题库

1、 什么是气缚现象？什么是气蚀现象？如何防止？

2、 离心泵的工作原理与主要部件？各部件主要作用是什么？ 3、 离心泵有哪几个性能参数？有哪几个特性曲线？ 4、 什么是离心泵的比例定律与切割定律？

5、 判断离心泵抗气蚀能力的参数有哪几个？允许吸上真空高度与允许气蚀余量是如何定义的？

6、 离心泵的特性曲线方程是什么？它与什么有关？与什么无关？ 7、 流体在离心泵内的流量损失有哪几种？ 8、 离心泵的性能曲线图由哪几条曲线组成？ 9、 什么是泵的设计点？泵的工作点如何确定？

10、对一定的管路，当用两台相同离心泵串联（或并联）操作时，其压头（流量）与使用同一台泵时的压头（流量）的关系为什么？ 11、在离心泵的组合方式选择时，对低阻管路，应采用那种组合方式？对高阻管路又如何？ 12、离心泵铭牌上表明的压头是指该泵在规定转速，最高效率下对单位重量的20℃的水提供的能量，对吗？

13、那种形状的叶片提供的压头最高？离心泵采用那种形状的叶片？为什么？ 14、离心泵的选用有那几条原则？

15、液体密度与离心泵的理论压头有何关系？同一压头下，泵进出口的压差与流体的密度有何关系？

16、什么是正位移特性？

17、提高往复泵流量的均匀性可采用那些措施？

18、为什么要采用多级压缩？多级压缩机的级间为何采用中间冷却？

19、离心泵的操作要点有那些？什么是离心泵的压头（扬程）？什么是风机的风压？ 20、往复泵的流量和压头由什么决定？

21、离心泵的流量如何调节？往复泵的流量如何调节？那种方法使用方便？那种方法能量损失小？

22、试选择适宜的输送机械来完成如下输送任务：

(1) 将45℃的热水以300m3/h的流量送至18m高的凉水塔； (2) 将膏糊状物料以5.5m3/h的流量送至高压容器； (3) 将碱液按控制的流量加到反应釜；

(4) 以4m3/h的流量输送低粘度有机液体，要求的压头为65m； (5) 向空气压缩机的气缸中注润滑油；

(6) 低压氯气，要求出口压力为75kPa（表压）；

(7) 将101.3 kPa的空气压缩506.5kPa，风量为550m3/h；

(8) 以60000 m3/h风量的空气送至气柜，风压为1300mmH2O。

23、试比较往复泵用旁路、改变冲程或每分钟往复次方法调节流量的适用场合和经济性。 24、用IS80-65-125(n=2900r/min)型离心水泵将50℃性质和水相似（ρ=1000kg/m3）的溶液送至高位槽（压力表读数为49kPa），要求流量为43m3/h，提出如下图所示三种方案，三种方案方式的管径、粗糙度和管长（包括所有局部阻力的当量长度）均相同，且管路的总压头损失均为3m。试分析：

(1)三种安装方法是否都能将水送到高位槽中？若能送到，是否都能保证流量？泵的轴功率是否相同？

(2)其它条件都不变，该送的浓溶液（ρ=1200kg/m3），则泵出口压力表的读数，流量、压头和轴功率将如何变化？

(3)若将高位槽改为敞口，则送稀溶液（ρ=1000kg/m3）和浓溶液（ρ=1200kg/m3）的流量是否相同？ 计算：

1. 用泵将20℃水从敞口贮槽送至表压为1.5×105Pa的密闭容器，两槽液面均恒定不变，各部分相对位置如图所示。输送管路尺寸为?108×4mm的无缝钢管，吸入管长为20m，排出管长为100m（各段管长均包括所有局部阻力的当量长度）。当阀门为3/4开度时，真空表读数为42700Pa，两测压口的垂直距离为0.5m，忽略两测压口之间的阻力，摩擦系数可取为0.02。试求：

(1)阀门3/4开度时管路的流量(m3/h)； (2)压强表读数（Pa）； (3)泵的压头（m）；

(4)若泵的轴功率为10kW，求泵的效率；

(5)若离心泵运行一年后发现有气缚现象，试分析其原因。 解：（1）阀门3/4开度时管路的流量(m3/h)；

在贮槽液面0-0′与真空表所在截面1-1′间列柏努利方程。以0-0′截面为基准水平面，有：

2u0p0u12p z0???z1??1??hf,0?1

2g?g2g?g其中，

?hf,0?1l??lu12u1220?????0.02???0.204u12,

d2g0.12?9.81 z0=0， u0=0, p0=0（表压）, z1=3m, p1=-42700Pa（表压） 代入上式，得： u1=2.3m/s， Q=

?4d2u?65m3/h

(2)压强表读数（Pa）；

在压力表所在截面2-2′与容器液面3-3′间列柏努利方程。仍以0-0′截面为基准水平面，有：

22u3pu2p2 z2???z3??3??hf,2?3

2g?g2g?gp22.321.5?1051002.32 3.5? ??16?0??0.02??2g1000g1000?g0.12?9.81解得， p2=3.23×10Pa（表压）

（3）泵的压头（m）；

在真空表与压力表所在截面间列柏努利方程，可得，

5p2?p13.23?105?0.427?105H?(z2?z1)??Hf?0.5??0 ?g1000?9.81?37.8m（4） 泵的有效功率

HQ?37.8?65?1000??6.687kw 1023600?102故??Ne/N?66.87%Ne?（5） 若离心泵运行一年后发现有气缚现象，原因是进口管有泄露。

2. 确定泵是否满足输送要求。将浓度为95%的硝酸自常压罐输送至常压设备中去，要求输送量为36m/h, 液体的扬升高度为7m。输送管路由内径为80mm的钢化玻璃管构成，总长为160（包括所有局部阻力的当量长度）。现采用某种型号的耐酸泵，其性能列于本题附表中。问：

（1） 该泵是否合用？

（2） 实际的输送量、压头、效率及功率消耗各为多少？ Q(L/s) H(m) ?(%)

0 19.5 0

3 19 17

6 17.9 30

-3

3

9 16.5 42

3

12 14.4 46

15 12 44

已知：酸液在输送温度下粘度为1.15?10Pa?s；密度为1545kg/m。摩擦系数可取为0.015。 解：（1）对于本题，管路所需要压头通过在储槽液面（1-1’）和常压设备液面（2-2’）之间列柏努利方程求得：

22u1p1u2p?z1??He??z2?2??Hf 2g?g2g?g式中z1?0,z2?7m,p1?p2?0(表压)，u1?u2?0 管内流速：u?4Q?d2?363600*0.785*0.0802?1.99m/s

管路压头损失：?Hfl??leu21601.992???0.015?6.06m

d2g0.082*9.81管路所需要的压头：He??z1?z1???Hf?7?6.06?13.06m 以（L/s）计的管路所需流量：Q?36*1000?10L/s 3600由附表可以看出，该泵在流量为12 L/s时所提供的压头即达到了14.4m，当流量为管路所需要的10 L/s，它所提供的压头将会更高于管路所需要的13.06m。因此我们说该泵对于该输送任务是可用的。

另一个值得关注的问题是该泵是否在高效区工作。由附表可以看出，该泵的最高效率为46%；流量为10 L/s时该泵的效率大约为43%。因此我们说该泵是在高效区工作的。

（2）实际的输送量、功率消耗和效率取决于泵的工作点，而工作点由管路物特性和泵的特性共同决定。

由柏努利方程可得管路的特性方程为：He?7?0.006058Q2 （其中流量单位为L/s） 据此可以计算出各流量下管路所需要的压头，如下表所示： Q(L/s) H(m)

0 7

3 7.545

6 9.181

9 11.91

12 15.72

15 20.63

据此，可以作出管路的特性曲线和泵的特性曲线，如图所示。两曲线的交点为工作点，其对应的压头为14.8m；流量为11.4L/s；效率0.45；轴功率可计算如下：

HQ?14.8*11.4?10?3*15.45N???5.68kW

102?102*0.4522205040181614201210860246810121416030H, m10Q, L/s????

点评（1）判断一台泵是否合用，关键是要计算出与要求的输送量对应的管路所需压头，然后将此压头与泵能提供的压头进行比较，即可得出结论。另一个判断依据是泵是否在高效区工作，即实际效率不低于最高效率的92%

（2）泵的实际工作状况由管路的特性和泵的特性共同决定，此即工作点的概念。它所对应的流量（如本题的11.4L/s）不一定是原本所需要的（如本题的10L/s）。此时，还需要调整管路的特性以适用其原始需求。

3. 选用某台离心泵，从样本上查得其允许吸上真空高度Hs=7.5m，现将该泵安装在海拔高度为500m处，已知吸入管的压头损失为1 mH2O，泵入口处动压头为0.2 mH2O，夏季平均水温为40℃，问该泵安装在离水面5m高处是否合适？

解：使用时的水温及大气压强与实验条件不同，需校正： 当水温为40℃时 pv=7377Pa 在海拔500m处大气压强可查表2-1得 Ha=9.74 mH2O

pv? H's=Hs+（Ha－10）－??0.24? ?3?9.81?10? =7.5+（9.74－10）―（0.75―0.24）=6.73 mH2O 泵的允许安装高度为：

2u1 Hg?H's? ??Hf0?1 （2-22b）2g =6.73―0.2―1 =5.53m＞5m 故泵安装在离水面5m处合用。

4. 试选一台能满足Qe=80m3/h、He=180m要求的输水泵，列出其主要性能。并求该泵在实际运行时所需的轴功率和因采用阀门调节流量而多消耗的轴功率。

解：（1）泵的型号 由于输送的是水，故选用B型水泵。按Qe=80m3/h、He=180m的要求在B型水泵的系列特性曲线图2-15上标出相应的点，该点所在处泵的型号为4B20-2900，故采用4B20型水泵，转速为2900r/min。

再从教材附录中查4B20型水泵最高效率点的性能数据： Q=90m3/h H=20m

N=6.36kW η=78% Hs=5m

（2）泵实际运行时所需的轴功率，即工作点所对应的轴功率。在图2-6的4B20型离心水泵的特性曲线上查得Q=80m3/h时所需的轴功率为

N=6kW

（3）用阀门调节流量多消耗的轴功率 当Q=80m3/h时，由图2-6查得H=1.2m，η=77%。为保证要求的输水量，可采用泵出口管线的阀门调节流量，即关小出口阀门，增大管路的阻力损失，使管路系统所需的压头He也等于21.2m。所以用阀调节流量多消耗的压头为：

ΔH=21.2－18=3.2m

多消耗的轴功率为：

?N??HQ?g?3.2?80?1000?9.81?0.906kW

?3600?0.775. 用离心通风机将空气送至表压为490.5Pa的锅炉燃烧室，通风机的特性曲线如图所示。已知在夏季（气温为20?C，大气压为101.3Kpa）管路中的气体流量为2.4kg/s，且流动已进入阻力平方区。试求在冬季气功温降为-20?C、大气压不变的情况下，管路中的气体质量流量为多少？

解：由给定条件可知，在夏季气体状态与风机特性曲线测定条件相同，空气密度为于是通风机在夏季的体积流量为 ??1.2kg/m3。

Q?G?2.4?2m3/s 1.2?由通风机的特性曲线查得，此时风机产生的风压为pT?2.5kPa。于是夏季通风机的工作点为（2，2.5）。该点应该落在管路特性曲线上。管路特性曲线可通过在风机入口和锅炉燃烧室之间写柏努利方程得到：

2?l??upT??p2?p1?????????490.5?K?Q2

?d?2其中K值按下式定义：K?????l?8????24 d??d将工点数据代入至pT表达式中，可得K值为418.6。

在冬季，空气密度为?'?29273?1.4kg/m3。管内流动已进入阻力平方区，因此

22.4273?20K值不变。在冬季管路所需要的风压与流量的关系为

2?l??up'T??p2?p1?????????490.5?418.6?'Q2

?d?2将上式换算成风机测定状况下的风压：

p'T?pT?'?490.5?418.6?'Q2 ?于是：

pT?490.5?1.2?418.6?Q2?490.5?418.6?1.2Q2?420.4?502.3Q2 ?'1.4这是冬季工作条件下的管路特性曲线，它与风机特性曲线的交点A即为风机在冬季的工作点，由A点可知时，冬季送风体积流量为2.03m3/s，相应的质量流量为2.84kg/s。 点评（1）当气体的压缩性可以忽略时，气体输送路的计算与液体输送管路计算相似，所不同的是风机本身及其管路特性曲线与空气的密度有关。因此当输送的不是常温、常压空气时，管路特性曲线应事先加以换算。

（2）用同样的管路输送气体，气体的温度降低，密度增大，质量流量可能有明显的增加。

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