华北电力大学泵与风机试卷A(含答案)

第1页共2页华北电力大学(北京)2007~2008学年第2学期考试试卷(A)课程名称泵与风机课程编号00300020考核日期时间月日专业班级热能0501等需要份数360送交日期月日考试方式闭卷试卷页数2AB卷齐全是命题教师张辉等主任签字备注班级:姓名:学号:一、名词解释（每题3分，共12分）1.风机的流量答：单位时间内通过风机进口的气体的体积，用Vq表示，单位为33/,/msmh。2.泵的扬程答：单位重力液体从泵进口截面1经叶轮到泵出口截面2所获得的机械能，用H表示，单位是m。3.反作用度答：静压头和理论能头的比值，用表示。4.有效汽蚀余量答：泵运行时在泵吸入口截面s-s上，单位重力液体所具有的超过汽化压强能头的富余能头（位能以中心线为基准），以aNPSH表示。二、简答题（1、5题各5分，其余各3分，共19分）1.什么是汽蚀现象?简要说明其对泵工作的影响。答：泵运转时，当叶轮进口处叶片头部液流最低压强降到或低于当时温度下的汽化压强时，液流在该处发生汽化，产生气泡。气泡的形成、发展、溃灭，以致过流壁面遭到破坏的全过程，成为泵内汽蚀现象。汽蚀现象对泵运行的危害主要有：（1）缩短泵的使用寿命。（2）产生噪声和振动。（3）影响泵的运行性能。2.简述离心泵轴向力形成的原因，说出三种平衡轴向力的方法。答：离心泵运行时，因叶轮两侧的压强不等而产生了一个方向指向泵吸入口、并与泵轴平行的作用力，称为轴向力。平衡轴向力的方法有：（1）采用平衡孔及平衡管。（2）采用双吸叶轮。（3）采用叶轮对称排列的方式。（4）采用背（副）叶片。（5）采用平衡盘。第2页共2页3.泵启动时为避免启动电流过大，离心式和轴流式泵的出口阀门状态如何？为什么？答：启动时，为了减小原动机容量和避免电流过大，轴流式泵应阀门全开，而离心式泵应阀门全闭。离心式泵的shVPq曲线随着流量的增加呈上升趋势，轴流式泵的shVPq曲线随着流量的增加，急剧下降。对轴流式泵，当关闭阀门（0Vq）时的轴功率是其最佳工况下轴功率的120%~140%左右。因此，启动时，为了减小原动机容量和避免电流过大，轴流式泵应阀门全开，而离心式泵应阀门全闭。4.写出我国泵的比转速公式，说明比转速的用途。答：我国比转速公式3/43.65VsnqnH。比转速的用途有：（1）反映泵与风机的结构特点。（2）大致反映性能曲线的变化趋势。（3）大致决定泵与风机的型式。（4）可以进行泵与风机的相似设计。5.简要分析凝结水泵的工作环境和选用特点。答：凝结水泵的工作环境：在凝汽式火力发电厂中，凝结水泵将高真空状态下的凝汽器热水井中的凝结水升压，经低压加热器送往除氧器。选用特点：抗汽蚀性能和入口密封性要好，扬程较高，不宜采用较高转速。三、列表及作图题（前4题每题3分，后3题每题5分，共27分）1.列表简要比较三种离心叶轮形式的出口安装角、扬程、效率。答：三种离心叶轮形式的区别如下表：后向式径向式前向式出口安装角290y290y290y扬程小中大效率高中低2.图示说明稳定工况点和不稳定工况点。答：对于驼峰形状的泵与风机性能曲线，和管路性能曲线可能出现两个交点。泵与风机的性能曲线表征能量的供给，而管路性能曲线表征能量的需求。第3页共2页如图所示，K点是不稳定运行工况点，不管K点向左偏移还是向右偏移，由能量的供求关系发现，在新的条件下不能恢复到原来平衡状态的工况点，此时cVVdHdHdqdq。M点是稳定运行工况点，不管M点向右或向左偏移，它能在新的条件下自动回复到M点运行，保持能量的供求平衡，此时cVVdHdHdqdq。3.画出吸水池水面上升，泵运行工况点的变化。答：吸水池水面上升，流体位能增加值ZH减小，导致静能头stH减小，而管路系统能头2cstVHHq。因此管路性能曲线下移，而泵的性能曲线不变，如下图，泵的运行工况点由原来的M变为M。4.画出密度减小时，风机运行工况点的变化。答：第4页共2页对于风机，密度的变化影响风机本身的性能曲线Vpq，因为2211()Tuupuvuv。同时也会使其管路性能曲线的斜率发生变化，因为g。当密度减小时，风机的运行工况点由原来的M变为M。5.泵运行工况点A，具有流量为Aq，转速为An，通过调解转速来调解泵的流量，新的的运行工况点为B，流量和转速分别为Bq和Bn，当%09/ABqq，图示说明ABnn/是大于、等于还是小于90%。答：ABnn/大于90%。由于转速An变成Bn，泵的运行工况点由A变到B，过原点O和B点作相似抛物线与转速An下的泵性能曲线交点为C点。则B点和C点工况相似，由相似定律：BBCCnqnq。则90%BBBBACCAnnqqnnqq。6.画出两台同性能泵并联时的扬程-流量性能曲线，说明流量和扬程并联前后的变化。答：两台同性能的泵并联前的运行工况点是C点，并联后的联合运行工况点是M点，根据扬程不变，可得到并联后的泵的运行工况点B，和并联前相比，扬程增大，而流量变小。ABCOqHAqBqCqAnBn相似抛物线第5页共2页7.图示比较风机进口节流、出口节流调节的经济性。答：风机出口节流后，风机的性能曲线和管路性能曲线都发生变化，运行工况点由M变成B，节流损失为1h。若采用进口节流，改变相同的流量，则管路性能曲线由1变成3，运行工况点也相应由M点变成C点，此时的节流损失为2h。可见，风机的进口调节比出口调节更经济。四、识图题（7分）下图为8NB-12型凝结水泵结构图，要求：（1）指出标号为2,7,9,13的部件名称；（2）指出部件2的作用；（3）该泵采用何种轴端密封，该密封有何特点。答：2是诱导轮，7是填料压盖，9是轴，13是叶轮。诱导轮的作用：提高凝结水泵的抗汽蚀性能。该泵采用压盖填料密封，该密封特点是只能用于低速泵。五、计算题（每题7分，共35分）1.某离心泵叶轮内径为100毫米，外径为200毫米，叶轮出口宽度为10毫米，叶轮出口安装角为45度，转速为2000转/分，理论流量为0.02立方米/秒。求（1）叶轮出口处的圆周速度u2,v2;(2)无限多叶片叶轮的理论能头；（3）滑移系数为0.8，叶片为限多时的理论能头。解：（1）223.140.2200020.93(/)6060Dnums第6页共2页2220.023.18(/)3.140.20.01VTrqvmsDb2223.184.50(/)sinsin45ryvwms221/2221/2222222(2cos)(4.5020.9324.5020.93cos45)18.03(/)yvwuuwms（2）2223.18sin0.17618.03rvv2arcsin0.17610.14因为流体径向流入，1190,0uv，所以，22222111cos20.9318.03cos10.1437.91()9.8TuHuvuvmgg（3）0.837.9130.33mTTHKH（）2.有一输送冷水的离心泵，当转速为1450r/min时，流量为,/25.13smqV扬程H=70m，此时所需的轴功率Psh=1100kW，容积效率ηV=0.93，机械效率ηm=0.94，求流动效率ηh为多少?（已知水的密度ρ=1000kg/m3）。解：由已知，泵的有效功率为：10009.81.2570857.5()10001000VegqHPkw所以，857.578.0%1100eshPP0.780.89289.2%0.930.94hVm3.某台离心式泵输水量qV=650m3/h，泵出口压强表读数为4.5×105Pa，泵进口真空表读数为6.5×104Pa，泵进、出口管径分别为d1=350mm，d2=300mm，且泵进、出口两表位中心高度差Z2-Z1=0.7m，水的密度ρ=1000kg/m3，泵的效率为78%，试求：①该运行工况下泵的扬程H；②轴功率Psh；③若管路静扬程Hst=45m，管路系统性能曲线方程的具体形式。解：（1）12221116504()436001.88(/)3.140.35()2VVVqqqvmsdAd第7页共2页22222226504()436002.56(/)3.140.30()2VVVqqqvmsdAd由伯努利方程2211221222pvpvZHZgggg所以，22212121542224.510(6.510)2.561.880.710009.829.80.7052.550.1553.40()ppvvHZZggm（2）65010009.853.40360094.49()10001000VegqHPkw94.49121.14()78%eshPPkw（3）在该运行工况点下，365053.40,/3600cVHHmqms由2cstVHHq得，2253.4045257.67(650/3600)cstVHHq因此，管路系统性能曲线方程245257.67cVHq4.某水泵转速2900转/分，流量为9.5立方米/分种，扬程H1为120米，另有一模型泵，尺寸大小不一样，工况点相似，其流量为38立方米/分种，扬程为H2为80米。问模型泵转速多少？解：原型泵的比转速为：3/43/43.653.6529009.5/60115.92120VsnqnH相似泵的比转速为：3/43/43.653.6538/600.108680VsnqnnnH由于相似的泵比转速相同，即ssnn，则115.920.10861067/minnnr第8页共2页答：模型泵的转速为1067r/min。5.吸水池海拔600米，用一台水泵取水，输水量为135升/秒，吸水管直径为300毫米，送水温度为35℃，管路总损失为0.9米，[Hs]=5米，求[Hg]为多少？（可能用到的参数：海拔600米处的大气压强为9.41×104帕，35℃水的密度为994千克/立方米，饱和蒸汽压为5.6192千帕）。解：由题可知，海拔600m时大气压强49.4110apPa，水温35℃时的饱和蒸汽压强5619.2VPPa，35℃水的密度3994/kgm，则修正后de吸上真空高度为：4[][](10.330.24)9.41105619.25(10.330.24)9949.83.99()aVssppHHgm又因为：22440.1351.91(/)3.140.3VVsqqvmsAd221.910.19()229.8svmg所以，泵的几何安装高度应为：2[][]3.990.190.92.9()2sgswvHHhmg