泵与风机期末考试思考题
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第一章思考题:
1. 流体在旋转的叶轮内是如何运动的?各用什么速度表示?其速度矢量可组成怎样的图形?
答:当叶轮旋转时,叶轮中某一流体质点将随叶轮一起做旋转运动。同时该质点在离心力的作用下,又沿
叶轮流道向外缘流出。因此,流体在叶轮中的运动是一种复合运动。
叶轮带动流体的旋转运动,称牵连运动,其速度用圆周速度u 表示;
流体相对于叶轮的运动称相对运动,其速度用相对速度w 表示;
流体相对于静止机壳的运动称绝对运动,其速度用绝对速度v 表示。
以上三个速度矢量组成的矢量图,称为速度三角形。
2. 当流量大于或小于设计流量时,叶轮进、出口速度三角形怎样变化?
答:进口速度三角形的变化: 当流量小于设计流量时:轴面速度'1m v <1m v ,'1α<90°,'1β<1β。(如图a ) 当流量大于设计流量时:轴面速度'1m v >1m v ,'1α>90°,'1β>1β。(如图b )
出口速度三角形
小于设计流量
大于设计流量
3. 为了提高流体从叶轮获得的能量,一般有哪几种方法?最常采用哪种方法?为什么?
答:1)径向进入,即 901=α;2)提高转速n ;3)加大叶轮外径2D ;4)增大叶片出口安装角a 2β。
提高转速最有利,因为加大叶轮外径将使损失增加,降低泵的效率;提高转速则受汽蚀
的限制,对风机则受噪声的限制。增大叶片出口安装角a 2β将使动能头显著增加,降低泵与风机的效率。比较之下,用提高转速n 来提高理论能头,仍是当前普遍采用的主要方法。
第二章思考题
4.离心式叶轮的理论,V T q -T H ∞曲线及,V T q -T p ∞曲线为直线形式,而实验所得的V q -H 及V q -p 关系为曲线形式,原因何在?
答:对于有限叶片的叶轮,由于轴向涡流的影响使其产生的扬程降低,该叶轮的扬程可用环流系数进行修正。 ∞=T T KH H
环流系数K 恒小于1,且基本与流量无关。因此,有
限叶片叶轮的T V q ,—T H 曲线,也是一条向下倾斜的直线,
且位于无限多叶片所对应的T V q ,—∞T H 曲线下方。如图中
b 线所示。考虑实际流体粘性的影响,还要在H q T V -,曲
线上减去因摩擦、扩散和冲击而损失的扬程。因为摩擦及
扩散损失随流量的平方增加,在减去各流量下因摩擦及扩
散而损失的扬程后即得图中的c 线。冲击损失在设计工况
下为零,在偏离设计工况时则按抛物线增加,在对应流量
下再从c 曲线上减去因冲击而损失的扬程后即得d 线。除
此之外,还需考虑容积损失对性能曲线的影响。因此,还
需在d 线的各点减去相应的泄漏量q ,即得到流量与扬程的
实际H q V -性能曲线,如图中e 线所示。
对风机的V q —H 曲线分析与泵的V q —H 曲线分析
相同。
5.为什么前弯式叶片的风机容易超载?在对前弯式叶片风机选择原动机时应注意什么问题?
答:前弯式叶轮随流量的增加,功率急剧上升,原动机容易超载。所以,对前弯式叶轮的风机在选择原动机时,容量富裕系数K 值应取得大些。
第三章思考题
1. 当一台泵的转速发生改变时,其扬程、流量、功率将如何变化? 答:根据比例定律可知:流量Vp q =Vm q p m n n 扬程p H =m H 2()p m n n 功率p P =m P 3()p m
n n
2. 当某台风机所输送空气的温度变化时其全压、流量、功率将如何变化?
答:温度变化导致密度变化,流量与密度无关,因而流量不变。 全压 m
P m p p p ρρ= 功率 m P m p P P ρρ= 3.随比转数增加,泵与风机性能曲线的变化规律怎样? 答:在低比转数时,扬程随流量的增加,下降较为缓和。当比转数增大时,扬程曲线逐渐变陡,因此轴流泵的扬程随流量减小而变得最陡。
在低比转数时(s n <200),功率随流量的增加而增加,功率曲线呈上升状。但随比转数的增加(s n =400),曲线就变得比较平坦。当比转数再增加(s n =700),则功率随流量的增加而减小,功率曲线呈下降状。所以,离心式泵的功率是随流量的增加而增加,而轴流式泵的功率却是随流量的增加而减少。
比转数低时,效率曲线平坦,高效率区域较宽,比转数越大,效率曲线越陡,高效率区域变得越窄,这就是轴流式泵和风机的主要缺点。为了克服功率变化急剧和高效率区窄的缺点,轴流式泵和风机应采用可调叶片,使其在工况改变时,仍保持较高的效率。
第四章思考题:
1. 为什么泵要求有一定的几何安装高度?在什么情况下出现倒灌高度?
答:提高吸水性能,使泵在设计工况下工作时不发生汽蚀。
当吸水池液面压力等于该温度下液体所对应的饱和压力Pv 时,出现倒灌高度。
2. 何谓有效汽蚀余量a h ∆和必需汽蚀余量r h ∆,二者有何关系?
答:有效汽蚀余量a h ∆:指泵在吸入口处,单位重量液体所具有的超过汽化压力(饱和蒸汽压力)的富余能量。
必需汽蚀余量:指液体在泵吸入口的能头对压力最低点处静压能头的富余能头。
二者关系:当(r h ∆>a h ∆)时,泵内发生汽蚀;
当(r h ∆<a h ∆=时,泵内不会发生汽蚀;
当(r h ∆=a h ∆=c h ∆)时,处于临界状态。
3. 提高转速后,对泵的汽蚀性能有何影响?
答:对同一台泵来说,当转速变化时,汽蚀余量随转速的平方成正比关系变化,即当泵的转速提高后,必需汽蚀余量成平方增加,泵的抗汽蚀性能大为恶化。
第五章思考题
1. 试述泵与风机的串联工作和并联工作的特点?并简述相同性能泵联合工作方式的选择。
答:并联特点:扬程彼此相等,总流量为每台泵(风机)输出流量之和。
串联特点:流量彼此相等,总扬程为每台泵(风机)扬程之和。
性能选择:如果用性能相同的泵的运行来增加流量时,采用两台泵并联或串联方式都可以满足要求,这要取决于管路特性曲线形状以及泵的性能曲线的陡平程度。当管路特性曲线平缓,性能曲线陡峭时,采用并联方式增大的流量大于串联增大的流量,在管路阻力影响不大的情况下,一般宜采用并联方式来增大输出流量。
2. 泵与风机并联工作的目的是什么?并联后流量和扬程(或全压)如何变化?并联后为什么扬程会有所增加?
答:(1)泵与风机并联工作的目的是保证扬程相同时增加流量。
(2)两台泵并联后的流量等于各泵流量之和,与各泵单独工作时相比,两台泵并联后的总流量小于各泵单独工作时流量的二倍,而大于一台泵单独工作时的流量。并联后每台泵工作流量较单独工作时的较小。
(3)因为输送的管道仍是原有的,直径也没增大,而管道摩擦损失随流量的增加而增大了,从而导致总阻力增大,这就需要每台泵都提高它的扬程来克服增加的阻力,故并联后扬程大于并联前扬程。
3. 泵与风机串联工作的目的是什么?串联后流量和扬程(或全压)如何变化?串联后为什么流量会有所
增加?
答:(1)泵与风机串联工作的目的是提高扬程。
(2)两台泵串联工作时所产生的总扬程小于泵单独工作时扬程的二倍,而大于串联前单独运行的扬程。
(3)因为扬程的增加大于管路阻力的增加,致使富裕的扬程促使流量增加。