泵与风机 杨诗成 第四版第二章 简答题及答案

2-1试述离心泵与风机的工作原理。

通过入口管道将流体引入泵与风机叶轮入口，然后在叶轮旋转力的作用下，流体随叶轮一同旋转，由此就产生了离心力，使流体沿着叶轮流道不断前进，同时使其压力能和动能均有所提高，到达叶轮出口以后，再由泵壳将液体汇集起来并接到压出管中，完成流体的输送，这就是离心泵与风机的工作原理。

2-2离心泵启动前为何一定要将液体先灌入泵内？
离心泵是靠叶轮旋转产生离心力工作的，如启动前不向泵内灌满液体，则叶轮只能带动空气旋转。

而空气的质量约是液体（水）质量的千分之一，它所形成的真空不足以吸入比它重700多倍的液体（水），所以，离心泵启动前一定要将液体先灌入泵内。

2-3提高锅炉给水泵的转速，有什么优缺点？
泵与风机的转速越高：
（1）它们所输送的流量、扬程、全压亦越大；
（2）转速增高可使叶轮级数减少，泵轴长度缩短。

（3）泵转速的增加还可以使叶轮的直径相对地减小，能使泵的质量、体积大为降低。

所以国内、外普遍使用高转速的锅护给水泵。

但高转速受到材料强度、泵汽蚀、泵效率等因素的制约。

2-4如何绘制速度三角形？预旋与轴向旋涡对速度三角形有什么影响？
1.如何绘制速度三角形？
速度三角形一般只需已知三个条件即可画出：
（1）圆周速度u
（2）轴向速度v m
（3）叶轮结构角βg 角
即可按比例画出三角形。

（1）计算圆周速度u 60Dn u
π=
在已知和叶轮转速n 和叶轮直径D （计算出口圆周速度u 2时，使用出口直径，反之，使用入口直径，以此类推）以后，即可以求出圆周速度u ；
（2）叶轮结构角βg
通常是已知的值，因为它是叶轮的结构角，分为入口和出口。

（3）轴向速度v m
因为过流断面面积(m 2)与轴向速度v m （m/s ）的乘积，就是从叶轮流过的流体的体积流量（m 3/s ），因此，只要已知体积流量，并计算出过流断面的面积，即可得出轴向速度v m (m/s),由此既可以绘制出速度三角形。

2.预旋与轴向旋涡对速度三角形有什么影响？
(1)预旋对速度三角形的影响？
流体在实际流动中，由于在进入叶轮之前在吸入管中已经存在一个旋转运动，这个预先的旋转运动称为预旋。

当流体进入叶轮前的绝对速度与圆周速度间的夹角是锐角，且绝对速度的圆周分速与圆周速度同向，此时的预旋称为正预旋；反之，流体进入叶轮前的绝对速度与圆周速度间的夹角是钝角，则绝对速度的圆周分速与圆周速度异向，此时的预旋称为负预旋。

由此可见，当无预旋时，流体流入角α1为90º，此时叶轮进口速度三角形为直角三角形，如图1所示；当正预旋时，流体流入角α1<90º，此时叶轮进口速度三角形为锐角三角形，如图2所示；当负预旋时，流体流入角α1>90º，此时叶轮进口速度三角形为钝角三角形，如图3所示。

(2)轴向漩涡对速度三角形的影响？
如图4所示，叶轮内流体从进口流向出口、同时在流道内一产生一个与叶轮转向相反的轴向旋涡，当叶轮内流体从进口流向出口时，流道内均匀的相对速度受到轴向旋涡的破坏。

在叶片，工作面附近，相对速度的方向与轴向旋涡形成的流动速度方向相反，两个速度叠加的结果，使合成的相对速度减小。

而在叶片非工作面附近，两种速度的方向相同，速度叠加的结果使合成的相对流速增加。

叶片数有限多时,出流角度从β2g降低至β2后，v2u∞就减小成v2u了，如图5所示。

这就是相对速度产生滑移，造成流体出口的旋转不足。

2-5 H T∞、H T及之间有何区别？为什么H<H T<H T∞?
H T∞是在假定泵与风机内流动的流体为无黏性流体且叶轮上叶片厚度无限薄，叶片数无穷多衬所以流道的宽度无限小，那么流体完全沿着叶片的弯曲形状
H是对由于有限叶片数修正流动时所得出的流体在泵与风机中获得的能量值；H
T
以后得出的流体在泵与风机中获得的能量值；H是针对有限叶片数量、实际的黏性流体所得出的流体在泵与风机中获得的能量值。

由于对于有限多叶片，流体在流道内存在回流运动，造成能量损失，因此，H T<H T∞；
再有实际流体几乎都是黏性流体，黏性流体在运转的泵与风机中流动时，存在沿程阻力、局部阻力及冲击阻力损失，使泵与风机的扬程或全压下降，因此，H<H T，最终，H<H T<H T∞。

2-6计算泵与风机的扬程、全压公式有哪些？它们间有什么区别？
1.泵的扬程计算公式
（1）理想流体、无限多叶片时，通过流体在叶轮中流动的速度三角形计算的理论扬程
()2221111cos cos T H v u v u g
αα∞∞∞∞∞=- （2）黏性流体、有限叶片时，通过流体在叶轮中流动的速度三角形计算的理论扬程的修正公式
∞⋅⋅=T h H K H η
式中H —黏性流体、有限叶片时流体经过叶轮产生的扬程； K —滑移系数；
ηh —流动效率；
（3）安装于系统中的泵与选择泵时所需要的扬程公式（控制面在泵的出入口，不必考虑阻力损失）
)Z Z (g
g p p H m B m B -+-++=22122υυρ 式中H —选择泵时所需要的扬程，m ；
p B —压力表读数，Pa ；
p m —真空表读数，Pa ；
v 2—水泵出口截面管路中流体的流动速度，m/s ；
v 1—水泵进口截面管路中流体的流动速度，m/s ；
Z B —水泵进口断面压力表安装高度，m ；
Z m —水泵进口断面真空表安装高度，m 。

2.风机全压计算公式
（1）理想流体、无限多叶片时，通过流体在叶轮中流动的速度三角形计算的理论风机全压
()2211T u u p u v u v ρ∞∞∞=-
（2）黏性流体、有限叶片时，通过流体在叶轮中流动的速度三角形计算的理论风机的全压的修正公式
∞∞⋅⋅=T h T H p p η
式中p —黏性流体、有限叶片时气体经过风机叶轮产生的风压； K —滑移系数；
ηh —流动效率；
（3）安装于系统中的风机与选择风机时所需要的全压公式
w gh )p p (p ρ+'-''=
式中p —风机的全压，Pa ；
p ''—压力表读数，Pa ；
p '—真空表读数，Pa ；
hw —流动的阻力损失；
（4）对于锅炉的送、引风机与选择风机时所需要的全压公式
w gh p ρ=
式中p —风机的全压，Pa ；
h w —流动的阻力损失；
2.泵的扬程计算与风机全压计算公式的区别
通过上述公式可以看出，泵的扬程计算与风机全压计算公式的区别在于：（1）泵所产生的扬程是以米（m）作单位的，而风机所产生的扬程是以Pa 作单位的；
（2）泵所产生的扬程与所输送流体的密度无关，而风机有关；
（3）安装系统中的风机，因气体密度很小，因为忽略位置能量项，而水泵要考虑；
（4）对于锅炉的送、引风机更是忽略了压力项，使得公式更加简化。