泵与风机复习题讲解

概念流量：单位时间内泵与风机所输送的流体的量称为流量。扬程：流经泵的出口断面与进口断面单位重量流体所具有总能量之差称为泵的扬程。全压：流经风机出口断面与进口断面单位体积的气体具有的总能量之差称为风机的全压有效功率：有效功率表示在单位时间内流体从泵与风机中所获得的总能量。轴功率：原动机传递到泵与风机轴上的输入功率为轴功率泵与风机总效率：泵与风机的有效功率与轴功率之比为总效率绝对速度：是指运动物体相对于静止参照系的运动速度；相对速度：是指运动物体相对于运动参照系的速度；牵连速度：指运动参照系相对于静止参照系的速度。泵与风机的性能曲线：性能曲线通常是指在一定转速下，以流量qv作为基本变量，其他各参数（扬程或全压、功率、效率、汽蚀余量）随流量改变而变化的曲线。泵与风机的工况点：在给定的流量下，均有一个与之对应的扬程H或全压p，功率P及效率η值，这一组参数，称为一个工况点。比转速：在相似定律的基础上寻找一个包括流量、扬程、转速在内的综合相似特征量。通用性能曲线：由于泵与风机的转速是可以改变的，根据不同转速时的工况绘制出的性能和相应的等效曲线绘制在同一张图上的曲线组，称为通用性能曲线。泵的汽蚀：泵内反复出现液体的汽化与凝聚过程而引起对流道金属表面的机械剥蚀与氧化腐蚀的破坏现象称为汽蚀现象，简称汽蚀。吸上真空高度：液面静压与泵吸入口处的静压差。有效的汽蚀余量：按照吸人装置条件所确定的汽蚀余量称为有效的汽蚀余量或称装置汽蚀余量必需汽蚀余量：由泵本身的汽蚀性能所确定的汽蚀余量称为必需汽蚀余量或泵的汽蚀余量（或液体从泵吸入口至压力最低k点的压力降。）泵的工作点：将泵本身的性能曲线与管路特性曲线按同一比例绘在同一张图上，则这两条曲线相交于M点，M点即泵在管路中的工作点。填空１工程大气压等于98.07千帕，等于10m水柱高，等于735.6毫米汞柱高。根据流体的流动情况，可将泵和风机分为以下三种类别：离心式泵与风机；轴流式泵与风机；混流式泵与风机。风机的压头（全压）p是指单位体积气体通过风机所获的的能量增量。单位时间内泵或风机所输送的流体量称为流量。泵或风机的工作点是泵与风机的性能曲线与管路的性能曲线的交点。泵的扬程H的定义是：泵所输送的单位重量流量的流体从进口至出口的能量增值。安装角是指叶片进、出口处的切线与圆周速度反方向之间的交角。泵和风机的全效率等于容积效率，水力效率及机械效率的乘积。当泵的扬程一定时，增加叶轮转速可以相应的减少轮径。离心式泵与风机的流体离开叶轮时是沿径向流出。轴流式泵与风机的流体沿轴向方向流出叶轮。叶片式泵与风机按叶轮数目可以分为单级和多级泵与风机。叶片式泵与风机按转轴安装位置可以分为立式与卧式两种。泵与风机的性能参数包括：扬程（全风压）、流量、功率、效率、转速等。泵与风机的效率等于输出功率与输入功率之比。离心式泵与风机的叶轮按叶片出口安装角的不同，叶轮可分为前弯、后弯、径向叶片式三种叶轮。影响泵与风机效率的损失有：机械损失、容积损失、流动损失。泵与风机串联工作的目的是提高流体的扬程，输送流体。节流调节是通过改变阀门或档板的开度使管道特性曲线发生变化，改变泵与风机的工作点实现调节。节流调节调节方便，但存在节流损失，经济性差。离心泵启动前的充水目的是排出泵体内的空气，泵运行后在吸入口建立和保持一定的真空。离心泵的主要部件有叶轮、轴、吸入室、导叶、压水室、密封装置、轴向推力平衡装置。叶片出口安装角β2确定了叶片的型式，有以下三种：当β2a90°，这种叶片的弯曲方向与叶轮的旋转方向相反，称为后弯式叶片。当β2a=90°，叶片的出口方向为径向，称径向式叶片。当β2a90°，叶片的弯曲方向与叶轮的旋转方向相同，称为前弯式叶片。离心式泵和大型风机中，为了增加效率和降低噪声水平，几乎都采用后向叶型。为保证流体流动相似，必须具备几何相似、运动相似和动力相似三个条件，泵内汽蚀对泵工作的危害是：材料的破坏、噪声和振动加剧、性能下降确定泵的几伺安装高度是保证泵在设计工况下工作时不发生汽蚀的重要条件。判断题（阴影为X）容积式泵与风机是通过改变工作室容积大小实现工作的。叶轮后弯叶片型泵与风机易引起电机过载，叶片前弯叶片型泵与风机电机不易过载。X当泵的入口绝对压力小于输送流体温度对应下的饱和温度时，泵将会发生汽蚀现象。多级离心泵平衡轴向推力的装置一般采用平衡盘平衡。平衡孔和平衡管都可以平衡泵的轴向推力，但增加了泵与风机的容积损失。离心泵与风机启动时应关闭出口和入口阀门。X当泵的吸上真空高度小于最大吸上真空高度时，泵不会发生汽蚀。X当泵发生汽蚀后，应及时调节运行工况，增大转速，开大再循环门，可以有效减轻汽蚀。X动叶调节可以扩大泵与风机的高效区，调节经济性高。目前最理想的调节方法是变速调节，具有很高的经济性。防止泵与风机不稳定工作的措施是：限制最小流量，避免工作点落在不稳定区域。性能相同的两台泵与风机串联后，流体获得的能头等于单台转机的能头的2倍。X流线是光滑的曲线，不能是折线，流线之间可以相交。X水泵的安装高度取决于水泵的允许真空值、供水流量和水头损失。水泵的扬程就是指它的提水高度。X某点的绝对压强小于一个大气压强时即称该点产生真空。两台同型号的泵并联工作时，扬程等于单台泵的扬程，流量等于两台泵独立工作时流量之和。X两台同型号的泵串联工作时，扬程等于两台泵单独工作时扬程之和，流量等于单台泵的流量。X泵的调节可以采用吸入口节流调节。X出口节流调节是效率最高的调节方法。X简答题1、什么是几何相似、运动相似和动力相似？答：几何相似是指流动空间几何相似，即形成此空间任意相应两线段交角相同，任意相应线段长度保持一定的比例。运动相似是指两流动的相应流线几何相似，即相应点的流速大小成比例，方向相同。动力相似是指要求同名力作用，相应的同名力成比例。2、什么是泵的扬程？答：泵所输送的单位重量流量的流体从进口至出口的能量增值。也就是单位重量流量的流体通过泵所获得的有效能量。单位是m。3、什么是气蚀现象？产生气蚀现象的原因是什么？答：气蚀是指浸蚀破坏材料之意，它是空气泡现象所产生的后果。原因有下：泵的安装位置高出吸液面的高差太大；泵安装地点的大气压较低；泵所输送的液体温度过高。4、为什么要考虑水泵的安装高度？什么情况下，必须使泵装设在吸水池水面以下？答：避免产生气蚀现象。吸液面压强处于气化压力之下或者吸水高度大于10米时必须使泵装设在吸水池水面以下。5、试述离心泵与风机的工作原理答：当叶轮随轴旋转时，叶片间的流体也随叶轮旋转而获得离心力，并使流体从叶片间的出口处甩出。被甩出的流体及入机壳，于是机壳内的流体压强增高，最后被导向出口排出。流体被甩出后，叶轮中心部分的压强降低。外界气体就能使泵与风机的的吸入口通过叶轮前盘中央的孔口吸入，源源不断地输送流体。6、欧拉方程：)(11122TuTTuTTvuvugH有哪些特点？答：（1）用动量矩定理推导基本能量方程时，并未分析流体在叶轮流道中途的运动过程，于是流体所获得的理论扬程，仅与液体在叶片进、出口的运动速度有关，而与流动过程无关；（2）流体所获得的理论扬程，与被输送流体的种类无关。也就是说无论被输送的流体是水或是空气，乃至其它密度不同的流体；只要叶片进、出口的速度三角形相同，都可以得到相同的液柱或气柱高度（扬程）。7、为什么离心式泵与风机多采用后向叶型？答：动压水头成分大，流体在蜗壳及扩压器中的流速大，从而动静压转换损失必然较大。因为在其它条件相同时，尽管前向叶型的泵和风机的总的扬程较大，但能量损失也大，效率较低。因此离心式泵全采用后向叶轮。在大型风机中，为了增加效率或见得噪声水平，也几乎都采用后向叶型。8、流体流经过泵或风机时，共包括那些损失？答：（1）水力损失（降低实际压力）；（2）容积损失（减少流量）；（3）机械损失。9、欧拉方程对流体有哪些基本假设？答：（1）流动为恒定流（2）流体为不可压缩流体（3）叶轮的叶片数目为无限多，叶片厚度为无限薄（4）流体在整个叶轮中的流动过程为一理想过程，即泵与风机工作时没有任何能量损失10、对欧拉方程的分析，我们可以得出哪些结论？1．推导基本能量方程时，未分析流体在叶轮流道中途的运动过程，得出流体所获得的理论扬程，仅与流体在叶片进、出口处的速度三角形有关，而与流动过程无关。2．流体所获得的理论扬程HT∞与被输送流体的种类无关。11、欧拉方程的物理意义？gvvgwwguuHT222212222212122第一项表示流体在叶轮内旋转时产生的离心力所做的功；第二项表示由于叶道展宽，相对速度降低而获得的压能；第三项表示动压水头增量12、轴流式泵与风机的工作原理是？轴流式泵与风机的工作原理是：旋转叶片的挤压推进力使流体获得能量，升高其压能和动能。13、混流式泵与风机的特点有哪些？流体是沿介于轴向与径向之间的圆锥面方向流出叶轮，部分利用叶型升力，部分利用离心力流量较大、压头较高，是一种介于轴流式与离心式之间的叶片式泵与风机14、简述离心泵各部件的主要作用。叶轮是将原动机输入的机械能传递给液体，提高液体能量的核心部件。轴是传递扭矩的主要部件。离心泵吸人管法兰至叶轮进口前的空间过流部分称为吸人室。其作用是在最小水力损失情况下，引导液体平稳地进入叶轮，并使叶轮进口处的流速尽可能均匀地分布。液体从叶轮中流出，由螺旋线部分收集起来，而扩散管将大部分动能转换为压能，进入过渡区，起改变流动方向的作用，再流入反导叶，消除速度环量，并把液体引向次级叶轮的进口。由此可见，导叶兼有吸入室和压出室的作用。压水室是指叶轮出口到泵出口法兰(对节段式多级泵是到后级叶轮进口前)的过流部分。其作用是收集从叶轮流出的高速液体，并将液体的大部分动能转换为压力能，然后引入压水管。密封装置是减小叶轮与泵体之间的泄漏损失；另一方面可保护叶轮，避免与泵体摩擦。轴推力平衡装置是用以平衡离心泵运行时产生的轴向推力。15、如图所示为离心泵的平衡盘，请说明其工作原理。从末级出来的带有压力的液体，经过调整套径向间隙流入平衡盘前的空腔中，空腔处于高压状态。平衡盘后有平衡管与泵入口相连，其压力近似为入口压力。这样平衡盘两侧压力不相等，因而也就产生了向后的轴向推力，即平衡力。平衡力与轴向力相反，因而自动地平衡了叶轮的轴向推力。16、通过对叶片型式的分析，对于离心式泵与风机的扬程或全压，我们可以得出哪些结论？泵与风机的扬程或全压：前向叶片叶轮给出的能量最高，后向叶片叶轮给出的能量最低，径向叶片叶轮给出的能量居中。17、相似理论在泵与风机中主要解决以下问题？(1)对新设计的产品，需将原型泵与风机缩小为模型，进行模化试验以验证其性能是否达到要求。(2)在现有效率高、结构简单、性能可靠的泵与风机资料中，选一台合适的(比转数接近的)作为模型，按相似关系对该型进行设计。(3)由性能参数的相似关系，在改变转，速、叶轮几何尺寸及流体密度时，可进行性能参数的相似换算18、计算或使用泵与风机的比转速时，需要注意哪些？(1)同一台泵或风机，在不同工况下有不同的比转数，一般是用最高效率点的比转数，作为相似准则的比转数。(2)比转数是用单级单吸入叶轮为标准，如结构型式不是单级单吸，则应按下式计算：双吸单级泵，流量应以qv／2代人计算单吸多级泵，扬程应以H／i代人计算，i为叶轮级数。（3)多级泵第一级为双吸叶轮，则流量应以qv／2代人计算，扬程应以qv／2代人计算。计算风机比转数的原则与水泵相同。(4)比转数是由相似定律推导而得，因而它是一个相似准则数(切不能与转速混淆)，即几何相似的泵与风机在相似工况下其比转数相等。反之，比转数相等的泵与风机不一定相似，因为对同一比转数的泵或风机，可设计成不同的型式。19、比转速的应用有哪些？(1)用比转数对泵与风机进行分类(2)用比转数进行泵和风机的相似设计20、下式时泵的允许几何安装高度与允许吸上真空高度的关系式，为提高泵的几何安装高度，需要注意哪些因素？wssghgHHv22为了提高泵允许的几何安装高度，应该尽量减小速度水头和吸入管路的流动损失。为了减小速度水头，在同一流量下，可以选用直径稍