《泵与泵站》第二章课后习题答案

《泵与泵站》第二章 课后习题答案【1】．（1） 已知，出水水箱内绝对压强P 1=3.0atm ，进水水箱绝对压强P 2=0.8atm以泵轴为0-0线，大气压P a =1atm出水水箱测压管水头：()()m P P H a 2010131011=⨯-=⨯-=进水水箱测压管水头：()()m P P H a 21018.01022-=⨯-=⨯-=（“-”表示在泵轴以下）m H H H ST 22)2(2021=--=-=（2）泵的吸水地形高度：m H H ss 22-==（3）泵的压水地形高度：m H H sd 201==【2】．解答：如图（a ），m H a ss 3)(= 据题意：m H H H a ss C ss b ss 3)()()(===以泵轴为基准面（1）b 水泵位置水头：A b H Z =b 水泵吸水池测压管水柱高度：()m h 51015.0-=⨯-= b 水泵吸水池测压管水头：()m H h Z H A b 5-+=+=测 b 水泵()m H H H H A A b ss 35500)(=-=--=-=测 解得：m H A 2=（2）c 水泵位置水头：m Z c 5-=（在泵轴以下）c 水泵吸水池测压管水柱高度：()1010101-=⨯-=c c P P hc 水泵吸水池测压管水头：)(151010105m P P h Z H c c c -=-+-=+=测 c 水泵()m P P H H c c c ss 31015151000)(=-=--=-=测H 解得：atm P c 2.1=【3】．解答：（1）根据给定的流量和管径，查《给水排水设计手册》第一册，得： 吸水管沿程水头损失系数7.51=i ‰压水管沿程水头损失系数6.111=i ‰ 真空表读数：2z221∆-+∑+=g v h H H s sdv （见P24，公式2-30）真空表安装在泵轴处，02z=∆ 则：gv h H H s ss v 221+∑+=计算水泵的吸水管流速：s m D Q A Q v s /27.1)44.014.3(16.0)4(2211=⨯===π泵吸水地形高度：m H ss 33235=-=吸水管水头损失：m l i h s 17.11300057.0111=+⨯=+⋅=∑则：真空表读数O H 25.48.9227.1171.1322m H v =⨯++=∵760mmHg O H 1012==m atm则：mmHg 2337625.4O H 25.42=⨯=m % 真空度=%5.57100%OH 10OH 25.4O H 10100%222=⨯-=⨯-m m m P P P a v a （2）泵的静扬程：()()m H ST 5.521012325.74=⨯-+-= 压水管水头损失：m l i h d 32.312000116.0122=+⨯=+⋅=∑ 管道总水头损失：m h h h d s 49.432.317.1=+=∑+∑=∑总扬程：m h H H ST 99.5649.45.52=+=∑+=（3）轴功率：kw 66.1277.0100099.5616.08.910001000=⨯⨯⨯⨯==ηρgQH N【4】．解答：以吸水池水面为基准面列0-0，1-1，2-2，3-3断面能量方程如下：0-0断面：gP g P g v Z E a ρρ++=++=002020001-1断面：gP g v z H g P g v Z E ss ρρ121121112)2(2++∆-=++=2-2断面：gP g v z H g P g v Z E ss ρρ222222222)2(2++∆+=++= 3-3断面：gP g v H g P g v Z E a ST ρρ++=++=222332333吸水管水头损失：g v z H H g v z H g P P E E h ss v ss a s 22222121110-⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--=-⎪⎭⎫ ⎝⎛∆---=-=∑ρ得：g v z H h H ss s v 2221+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-+∑= 压水管水头损失：ST ss d ST ss a d H g v v z H H H g v v z H g P P E E h --+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆++=--+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆++-=-=∑222223222322232ρ 得：ST ss d d H g v v z H h H +--⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+-∑=222322∵泵装置总扬程d v H H H +=则：ST ss d ss s d v H g v v z H h g v z H h H H H +--⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+-∑++⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-+∑=+=2222232221 ()ST d s H gv g v v z h h ++-+∆-∑+∑=22232221（总水头损失d s h h h ∑+∑=∑）⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--+++∑=z g v v g v H h ST22222123忽略流速差，即21v v ≈，022221=-gv v ； 压力表和真空表沿泵轴安装，即0=∆z 则最后：gv h H H ST223+∑+=【5】．解答：泵的基本方程式：)(1)(12222222222ββctg C u u gctg C u g u u C g H r r u T -=-=⋅=叶轮出口牵连速度：）（s /m 25.216028.014.314506022=⨯⨯==D n u π 叶轮出口面积：）（2222m 035.004.028.014.3=⨯⨯=⋅=b D F π径向流速：）（s /m 57.38035.02T 2T T r Q QF Q C ===代入基本方程式，得理论特性曲线：T T T Q ctg Q H 86.14408.40)3057.3825.2125.21(8.912-=︒⋅⨯-=【6】．解答：（1）Q-H 关系曲线不变；相同工况下，需要的功率增加为原来的1.3倍。

因为：在泵的基本方程式的推导过程中，液体密度ρ被消掉了，因此，水泵的理论扬程和液体密度无关，水泵的实际特性曲线是在水泵的理论扬程H T 和Q T 关系曲线的基础上减去各种泵内的损失绘制的，液体的其他物理特性和水相同，则，其在水泵内部的各种损失和输送水时一样，因此，水泵的特性曲线Q -H 不变。

水泵的轴功率和液体密度ρ有关，ηρ1000gQHN =，N 和ρ成正比，当水ρρ3.1=时，则功率变为原来的1.3倍。

（2）压力表读数变为原来的1.3倍。

因为：如问题（1）所示，输送液体的密度改变，扬程不变，则其压力表读数d H 不变，泵的压力表读数：)MPa (d d gH P ρ=，和密度成正比，当水ρρ3.1=时，则d P 变为原来的1.3倍。

（3）以吸水池水面为基准面，吸水池和高位水池的高度差：m Z 48=高位水池的测压管内液柱高度：()m gg P P h a 9.73.11210013.15=-⨯⨯=-=水ρρ静扬程：m h Z H ST 9.559.748=+=+=【7】．解答：测压管水头：h Z H g ρ+=测 Z ——位置水头h g ρ——测压管内水柱高度（压强水头）管道水头损失：12H H h -=∆（计算段前后测压管水头差）=2SQ测压管水头线：沿程测压管水头的连线，以管道长度为横坐标，测压管水头高度为纵坐标，绘制测压管水头线，曲线趋势是下降。

管道水头损失特性曲线：以流量为横坐标，管道水头损失为纵坐标，绘制曲线，曲线的趋势为上升。

【8】．解答：如图，则，A 表显示的为水泵压力表读数，C 表显示为水泵真空表读数，B 点显示为闸阀后的压力表读数。

（1）A 、B 读数一样，测压管水面高度一样。

因为：闸阀全开，阀门前后的水头损失不计，则A 、B 点压力相同。

（2）A 表读数增大，B 表读数减小，A 测压管水面高度增加，B 测压管水面高度减小。

因为：闸阀关小，流量减小。

水泵的工况点向流量Q 减小，扬程H 增大的方向移动。

水泵的总扬程d v H H H +=，真空表读数gv h H H s ss v 221+∑+=，闸阀关小时，流量减小，则s h ∑减小，1v 减小，ssH 不变，则v H 读数减小，而总扬程H 是增大的，因此d H 是增大的，即A 表读数增大。

闸阀关小，闸阀段的水头损失增大，则A 、B 压力表（或测压管高度）之差即为闸阀段的水头损失。

B 点的压力表读数亦可表示为BD BD h H ∑+，闸阀关小，流量减小，2Q S h BD BD =∑减小，BD H 不变，则B 点的压力表读数减小，对应的测压管水面高度减小。

（3）C 表读数减小，C 比压管水面高度增加。

因为：如（1）问中，v H 读数减小，即C 表读数减小。

又因为C 表处为负压，C 表读数减小，对应的测压管水面高度增加。

【9】．解答：（1）不一定。

因为可能调节出水泵的高效段，则，水泵的效率降低。

【10】．解答：（1）一样。

因为：总扬程h H H ST ∑+=。

两种情况，静扬程ST H 一样，水头损失一样，则总扬程一样。

（2）水泵装置的总扬程增加，则水泵的工况点向流量减小、扬程增加的方向移动，水泵的轴功率降低，电耗减小。

因为：静扬程ST H 增加，则总扬程增加。

其管道特性曲线变化如图。

【12】．解答：意义：，和定速运行时水泵工作的高效段相比，通过调速运行，水泵形成了一系列的Q-H 曲线，对应着一系列的高效段，从而将一个泵的高效工作段扩展为一个高效区，大大扩展了水泵的高效工作范围。

从而有效的解决了供水过程中，水量逐时变化情况下，水泵的高效、节能工作的问题。

【13】．解答：优点：（1）保持管网等压供水（即静扬程不变）；（2）节能注意：（1）调速后的转速和水泵的临界转速不能重合、接近或成倍数。

（2）调速不能超过泵的额定转速，即一般不轻易调高。

（3）为了节约投资，一般采用定速泵和调速泵并联工作。

（4）泵的调速范围应该保证调速泵和定速泵的工况都在高效段运行。

【14】．解答：比转速不变。

因为调速后满足比例率：2121n n Q Q =，22121⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=n n H H比转速43111165.3H Q n n s =比转速：14311123123221123243114321122112243222265.365.365.365.3s s n H Q n nn nn H Q n H n n Q n n H Q n n ==⋅⋅⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==【15】．解答： 据已知：比例尺41==实D D m λ，min /730/11Q 8.0r n s L m H m m m ===，，实际泵min /960r n =实根据相似律：实实n n Q Q m m 3s λ=，22⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=实实n n H H m m λ 则：实际泵流量：s L n n Q Q mm /926730419601133=⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⋅⋅=λ实实m n n H H mm 22730419608.0222222=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⋅⋅=λ实实【16】．解答：该水泵的比转速：min /10050032.0290065.365.34343r HQ n n s =⋅⨯==参考P54，min /100r n s =的相对性能曲线，铭牌上参数即为：s L Q /320=，m H 500=，kw N 9.220=，%5.680=η 根据公式：0Q Q Q ⋅=0H H H ⋅=0N N N ⋅=【17】．解答：min /12718000706.0r n s =⨯=我国的比转速为美国的0.0706倍，日本的0.47倍。