泵与泵站自编习题集
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《泵与泵站》教学改革成果系列之二
《泵与泵站》习题集
适用专业:给水排水工程/环境工程
苏州科技学院
环境科学与工程学院环境工程系
2007年12月
思 考 题
第一章 绪论
1.什么是泵?它是怎样分类的? 2.各种水泵的主要特点有哪些?
第二章 叶片式水泵
1.离心泵是怎样抽送液体的?它由哪几个主要部件构成?各部件有何功能和作用?
2.离心泵叶轮上为什么有的设平衡孔,有的却不设?
3.哪些参数能表达叶片泵性能?各参数表示什么含义?常用哪些字母表达?各自的单位是什么?
4.什么是叶片泵的有效功率和轴功率?它们之间有何关系? 5.离心泵装置上的真空表与压力表读数各表示什么意思? 6.液体在叶轮内的运动是什么运动?各运动间有什么关系?
7.什么是动量矩定理?用它推导叶片泵基本方程式时为什么要有三个假设?基本方程式为什么能适用于所有叶片泵的所有流体?
8.两台叶片泵符合哪些条件才能相似?两台相似的叶片泵的比转数相等,能说明什么问题?
9.什么是叶片泵基本性能曲线和实验性能曲线?它们在本质上有何区别? 10.离心泵与轴流泵的性能曲线各有哪些特征? 11.叶片泵的性能曲线有何用途? 12.什么是叶片泵性能的工作范围?如何确定工作范围?它与叶片泵的性能表有何关系? 13.什么是叶片泵的通用性能曲线?离心泵与活叶式轴流泵的通用性能曲线是怎样绘制的?它们的理论根据是什么?
14.什么是叶片泵工作点?它由哪些因素构成?工作点确定由哪些方法? 15.什么是装置特性曲线?它表示什么含义?
16.什么是叶片泵装置的设计工况与运行工况?它们间有何区别? 17.什么是工况调节?叶片泵有哪几种工况调节法?各有何优缺点?
18.什么是车削调节法?它的理论根据是什么?适用于哪些叶片泵?使用时需注意哪些事项?
19.什么是车削抛物线?它在车削计算中有何用处? 20.什么是变速调节法?它的理论根据是什么?适用于哪些叶片泵?使用时需注意哪些问题?
21.如果说,在学本课程前,你对着一台离心泵的铭牌,可以直接说出它能打多少水,扬程是多高。那么,现在对于这个问题,你将如何回答?为什么? 22.什么是变角调节法?它有何理论根据?有哪几种变角方法?适用于何种叶片
1
泵?
23.什么是节流调节法?它有何理论根据?适用于何种叶片泵?一般在何种场合下采用? 24.试从概念上区分水箱自由出流时,测压管水头与管道水头损失特性曲线间的不同。
25.什么是比例定律?它有何用处?
26.试从比例律的内涵说明泵站中采用调速运行的重要意义。 27.试归纳调速运行的优点以及需要注意的事项。
28.同一台水泵,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? 29.什么是叶片泵的比转数?如何计算?若两台叶片泵的比转数相等,能说明什么问题? 30.什么是并联装置?其工作点如何求解?适用于何种场合?使用时应注意哪些问题?
31.什么是串联装置?其工作点如何求解?适用于何种场合?使用时应注意哪些问题? 32.试论述4台同型号并联工作的泵站,采用一调三定或采用二调二定方案作调速运行时,其节能效果各有何不同?
33.什么是叶片泵汽蚀?泵内汽蚀的主要原因是什么?有哪些危害? 34.泵内汽蚀有哪些类型?各在叶片泵的哪些部位发生?为什么?
35.采取哪些措施可以预防和减轻泵内汽蚀的程度?
36.什么是叶片泵的汽蚀方程式?它的物理意义是什么? 37.什么是汽蚀余量、装置汽蚀余量和必需汽蚀余量?其中装置汽蚀余量和必需汽蚀余量有何区别?
38.什么是允许汽蚀余量?如何确定?离心泵与轴流泵的汽蚀性能曲线有何区别?为什么? 39.什么是吸上真空高度与允许吸上真空高度?它与流量间的关系曲线为什么是下降型的?
40.允许汽蚀余量与允许吸上真空高度有何区别?有什么关系? 41.什么是叶片泵安装基准线?卧、立、斜等各种叶片泵的安装基准线如何确定? 42.为什么允许吸上真空高度受水温与海拔影响时必须修正?而允许汽蚀余量却不须修正?
43.叶片泵内的汽蚀现象可否消灭?为什么? 44.轴流泵是按什么原理抽送液体的?它由哪几个主要部件构成的?各部件有何功能和作用?
45.液流进入和流出离心泵、混流泵和轴流泵叶轮时有何不同? 46.什么是抽水装置?离心泵与轴流泵的抽水装置有何不同? 47.离心泵装置的起动与停机分哪几步进行?
2
48.轴流泵装置的启动与停机分哪几步进行?
第三章 泵房设计
1.泵房有何作用?它是怎样分类的?泵房设计应包含哪些内容?
2.固定式泵房有哪几种结构型式?各有何优、缺点?分别适用于何种场合? 3.湿式型泵房按其湿式结构可分哪几种形式?各有何优、缺点?分别适用于何种场合?
4.选定泵房结构型式时应主要考虑哪些因素? 5.立、卧式泵的泵房平面设计有何不同?
6.泵房内主机组布置有哪几种型式?各有何优、缺点?分别适用于何种场合? 7.立、卧式泵的泵房内附属设备布置有何不同?分别应遵循哪些原则? 8.卧式泵泵房的立面尺寸应确定哪几个高程?如何确定? 9.室型泵房为什么要进行稳定分析?其方法与水闸、土坝等水工结构有何区别? 10.室型泵房的抗滑稳定不能满足要求时有哪些措施可以补救? 11.湿室型泵房的机电梁与水泵梁在结构计算中有哪些异、同点?
12.卧式泵机组的基础设计应满足哪些要求?设计时如何确定基础的平立面尺寸?
第四章 泵站机组安装与管理
1.卧式泵机组安装应分哪几步进行?每步有哪些技术要求?
2.中、小型立式泵机组安装应分为哪几步进行?每步有哪些技术要求? 3.在立式泵机组安装时为什么要测定转子的同心度和摆度?如何测定? 4.管路安装有哪些技术要求?管道连接有哪几种型式?
5.泵站工程的经营管理有哪几个经济技术指标?各指标的含义是什么?如何考核?
6.水泵运行效率与泵站运行效率有何区别?哪些因素影响泵站效率的提高? 7.提高泵站效率应从哪几个方面着手?
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计算题
第一节 水泵部分
1.如图2-24所示的水泵装置。水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:
3 atm0.8 kg/cm2
图2-24 密闭式离心泵装置
(1) 该水泵装置的静扬程HST=? (m) (2) 水泵的吸水地形高度Hss=? (m) (3) 水泵的压水地形高度Hsd=? (m)
2.三台水泵三种抽水装置如图2-25(A) 、(B) 、(C) 所示。三台泵的泵轴都在同一标高上,其中(B) 、(C) 装置的吸水箱式密闭的,(A) 装置吸水井是敞开的。试问:
要使Hss(A) = Hss(B) = Hss(C) 时,则图2-25中H(A) =? (m) ;PC=? (atm)
0.5 atm3m0.5 atmH(A)=?Pc=?5m
图2-25 三种抽水装置
3.如图2-26所示的岸边取水泵房,水泵由河中直接抽水输入高地密闭水箱中。
4
2 atm74.50Dd=350 mm32.0035.00
图2-26 岸边取水泵房
已知条件:
水泵流量Q=160L/s,管道均采用铸铁管,吸水及压水管道中的局部水头损失假设各为1m。
吸水管:管径Ds=400mm,长度l1=30m; 压水管:管径Dd=350mm,长度l2=200m;
水泵的效率η=70%;其它标高值见图2-26所示。 试问:
(1) 水泵吸入口处的真空表读数为多少mH2O?相当于多少mmHg?相当于真空度为%多少?
(2) 水泵的总扬程H=?
(3) 电动机输给水泵的功率N=? (kw)
4.现有一台离心泵装置如图2-27所示,试证:该离心泵装置的扬程公式应为:
H?HST??h?消防喷流?322g
33212100
图2-27 水泵喷射出流
5
5.现有离心泵一台,量测其叶轮的外径D2=280mm,宽度b2=40mm,出水角β2=30°,假设此水泵的转速n=1450r/min,试绘制QT-HT理论特性曲线。
6.一台输送清水的离心泵,现用来输送容重为水的1.3倍的液体,该液体的其它物理性质可视为与水相同,水泵装置均同,试问:
(1) 该泵在工作时,其流量Q与扬程H的关系曲线有无改变?在相同的工作情况下,水泵所需要的功率有无改变?
(2) 水泵出口处压力表读数(MPa) 有无改变?如果输送清水时,水泵的压力扬程Hd为0.5MPa,此时压力表读数应为多少MPa?
(3) 如该水泵将液体输往高地密闭水箱时,密闭水箱内的压力为2atm(如图2-32所示),试问此时该水泵的静扬程HST应为多少?
2 atm48m1 atm
图2-32
7.在图2-41所示的水泵装置上,在出水闸阀前后装A、B两只压力表,在进水口处装上一只真空表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? (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?
(3) 在闸阀逐渐关小时,真空表C的读数以及它的比压管内水面高度如何变化?
6
1 atmB闸阀AC2 atm
图2-41 闸阀调节时的压力表的变化
8.如图2-42所示,A点为该水泵装置的极限工作点,其相应得效率为ηA。当闸阀关小时,工作点由A点移至B点,相应的效率为ηB。由图可知ηB>ηA,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?
HB'BA'Aη(% )NB\0图2-42
A\Q
9.某取水工程进行初步设计时,水泵的压水管路可能有两种走向,如图2-43(a) 及(b) 所示。试问:
(1) 如管道长度、口径、配件等都认为近似相等,则这两种布置,对泵站所需的扬程是否一样?为什么?
(2) 如果在图2-43(a) 的布置中,将最高处的管道改为明渠流,对水泵工况有何
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影响?电耗有何变化?为什么?
(a)5 m
(b)0.5 m
图2-43 取水泵房管道走向的比较
10.试用数解法拟合12Sh-19型离心泵的Q-H特性曲线方程(见2-59图,D=290mm) 。
(1) 抛物线法;(2) 最小乘二法
111.在产品试制中,一台模型离心泵的尺寸为实际泵的倍,并在转速n=730r/min
4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当。试求:实际水泵在n=960r/min时设计工况流量和扬程。
12.清理仓库时,找出一台旧的BA型水泵,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及Q-η性能曲线。
13.在美国文献中报导了一份ns=1800的离心泵的试验资料,问该泵折算为我国采用的单位时,其比转数ns=?
14.某循环水泵站中,夏季为一台12Sh-19型离心泵工作,水泵叶轮直径D2=290mm,管路中阻力系数S=225s2/m5,静扬程HST=14m。到了冬季,用水量减少了,该泵站须减少12%的供水量,为了节电,到冬季拟将另一备用叶轮切小后装上使用。问:该备用叶轮应切削外径百分之几? 15.某机场附近一个工厂区的给水设施如图2-78所示。
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密闭水箱液面压力3.5 kg/cm2123.00100.00120.00BAC 图2-78 厂区给水设施
已知:采用一台14SA-10型离心泵工作,转速n=1450r/min,叶轮直径D=466mm,管道阻力系数SAB=200s2/m5,SBC=130s2/m5,试问:
(1) 当水泵与密闭压力水箱同时向管路上B点的四层楼房屋供水时,B点的实际水压等于保证4层楼房屋所必须的自由水时,问B点出流的流量应为多少m3/h。 (2) 当水泵向密闭压力水箱输水时,B点的出流量已知为40L/s时,问水泵的输水量及扬程应为多少?输入密闭压力水箱的流量应为多少? (以图解法或数解法求之)
16.24Sh-19型离心泵的铭牌上注明:在抽升20℃水温的水时,Hs=2.5m。现问: (1) 该泵在实际使用中,是否其水泵吸入口的真空表值Hv只要不大于2.5mH2O,就能够保证该泵在运行中不产生气蚀?
(2) 铭牌上Hs=2.5m是否意味着,该泵在叶轮中的绝对压力最低于10.33m–2.5m=7.83 mH2O高?为什么?
17.某离心泵装置的流量为468m3/h,进水口直径为250mm,出水口直径为250mm,真空白读数为58.7kpa(440mmHg),压力表读数为225.63kpa(2.3kgf/cm2),真空表测压点与压力表轴心间垂直距离为30cm,试计算该泵的扬程。
18.某水泵装置在运行时测得流量为102L/S,扬程为20.0m。轴功率为27kw,试计算该泵的运行效率为多少?若将运行效率提高到80℅时它的轴功率为多少? 19.某离心泵的额定转速为1450r/min,叶轮外径为300mm,叶轮内径为120mm,设水流径向流入叶片(α1=90°) ,其出口绝对速度20m/s,水流出口方向角为15°,此时的水力效率为85℅,若考虑叶片数有限的反旋系数为0.25。试计算该泵所产生的扬程为多少?并绘制叶片出口速度三角形。
20.在产品试制中,一台模型泵的尺寸为原型泵的1/4,在转速为730r/min时进行试验。策的流量为11lL/s,扬程为0.8m,如果模型泵与原型泵的效率相同,试求:
(1) 模型泵的转速为960r/min时的流量和扬程各为多少? (2) 原型泵的转速为1450r/min时的流量和扬程各为多少?
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