泵与风机复习 答案

泵与风机复习
填空
1、１工程大气压等于101.3千帕，等于 水柱高，等于760毫米汞柱高。

2、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；轴流式；斜流式。

3、风机的压头（全压）p 是指单位体积的气体流经风机是所获得的总机械能，静压是指全压与风机出口单位体积的气体的动
压之差， 动压是指 风机出口单位体积的气体具有的压力。

4、单位时间内泵或风机所输送的流体量称为流量。

5、泵或风机的工作点是泵的特性曲线与排水管路特性曲线的交点。

6、泵的扬程H 的定义是：单位重量的液体流经泵时所获得的总机械能。

7、安装角是指叶片进出口处的切线方向与圆周速度反方向之间的交角。

8、泵和风机的全效率等于流动效率，容积效率及机械效率的乘积。

9、当泵的扬程一定时，增加叶轮转速可以相应的 轮径。

10、离心式泵与风机的流体离开叶轮时是沿 流出。

11、轴流式泵与风机的流体沿 方向流出叶轮。

12、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。

13、叶片式泵与风机按转轴安装位置可以分为卧式与立式两种。

14、泵与风机的性能参数包括：流量、扬程与压力、功率、转速、效率等。

15、泵与风机的效率等于轴功率P 与有效功率Pe 之比。

16、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、径向、后弯叶片式三种叶轮。

17、影响泵与风机效率的损失有：流动损失、容积损失、机械损伤。

18、泵与风机串联工作的目的是提高流体的扬程，输送流体。

19、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。

20、节流调节调节方便，但存在节流损失，经济性差。

21、离心泵启动前的充水目的是 ，泵运行后在吸入口建立和保持一定的真空度。

22、离心泵的主要部件有叶轮、吸入室、压出室、导叶、密封装置。

23、叶片出口安装角β2确定了叶片的型式，有以下三种：
当β2a<90°，这种叶片的弯曲方向与叶轮的旋转方向相反，称为后弯叶片。

当β2a=90°，叶片的出口方向为径向，称径向叶片。

当β2a>90°，叶片的弯曲方向与叶轮的旋转方向相同，称为前弯叶片。

24、离心式泵和大型风机中，为了增加效率和降低噪声水平，几乎都采用后弯式叶型。

25、某两级水泵的扬程为m H
120=，
流量为s L q V /80=，转速为min /1480r n =，则该泵的比转数为 。

26、泵内汽蚀对泵工作的危害是 ：1）材料破坏 （2）噪声和振动（3）性能下降
27、确定泵的 是保证泵在设计工况下工作时不发生汽蚀的重要条件。

28、某风机当min /2900r n
=时，比转数为600，当min /1450r n =，比转数为 。

29、当有效空化余量a h Λ小于必需空化余量r h Λ时，一定会发生空化现象。

30、性能相同的两台泵与风机串联后，流体获得的能头小于（大于、等于、小于）单台机的能头的2倍。

判断题（阴影为X ）
1、容积式泵与风机是通过改变工作室容积大小实现工作的。

2、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。

f
3、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。

4、多级离心泵平衡轴向推力的装置一般采用平衡盘平衡。

5、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。

6、离心泵与风机启动时应关闭出口和入口阀门。

f
7、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。

f
8、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。

f 9、动叶调节可以扩大泵与风机的高效区，调节经济性高。

10、目前最理想的调节方法是变速调节，具有很高的经济性。

11、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。

12、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。

f 13、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。

14、水泵的扬程就是指它的提水高度。

f
15、某点的绝对压强小于一个大气压强时即称该点产生真空。

16、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。

f 17、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。

f 18、泵的调节可以采用吸入口节流调节。

f 19、出口节流调节是效率最高的调节方法。

f 简答题
1． 在火力发电厂中有那些主要的泵与风机？其各自的作用是什么？ 答：给水泵：向锅炉连续供给具有一定压力和温度的给水。

循环水泵：从冷却水源取水后向汽轮机凝汽器、冷油器、发电机的空气冷却器供给冷却水。

凝结水泵：抽出汽轮机凝汽器中的凝结水，经低压加热器将水送往除氧器。

疏水泵：排送热力系统中各处疏水。

补给水泵：补充管路系统的汽水损失。

灰渣泵：将锅炉燃烧后排出的灰渣与水的混合物输送到贮灰场。

送风机：向锅炉炉膛输送燃料燃烧所必需的空气量。

引风机：把燃料燃烧后所生成的烟气从锅炉中抽出，并排入大气。

2.轴流式泵与风机与离心式相比较，有何性能特点？使用于何种场合？
答:轴流式泵与风机的性能特点是流量大，扬程低，比转数大，流体沿轴向流入、流出叶轮。

目前国内外大型电站普遍采用轴流式风机作为锅炉的送引风机、轴流式水泵作为循环水泵。

3泵与风机有哪些主要的性能参数？铭牌上标出的是指哪个工况下的参数？
答：泵与风机的主要性能参数有：流量、扬程（全压）、功率、转速、效率和汽蚀余量。

在铭牌上标出的是：额定工况下的各参数
4 轴流式泵与风机的扬程（全压）为什么远低于离心式？ 答：因为轴流式泵与风机的能量方程式是：
T H =
2
2
212v v g
-＋
22
122w w g
- ⑴
离心式泵与风机的能量方程式是:
T H ∞=
22
212v v g
-＋
22212u u g
-＋
22
122w w g
- ⑵
因为⑴式中1u =2u =u 故流体在轴流式叶轮中获得的总能量远小于离心式。

5.离心泵内的能量损失有哪些？ 流动损失、容积损失、机械损伤
6.前弯、径向、后弯叶片叶轮的速度三角形及其优缺点？
7.功率分为哪几种？它们之间有什么关系？
答：常用功率分为原动机功率g P 、轴功率P 和有效功率e P
g P =g η,g in P
P =tm ηg P
e P =ηP
8.什么是空蚀？它对泵的工作有什么不利影响？
答：空泡溃灭的过程如果发生在固壁表面，会使材料受到破坏，这种空化引起的材料
破坏称为空蚀。

危害：（1）材料破坏 （2）噪声和振动（3）性能下降
9. 什么是有效汽蚀余量、必需汽蚀余量？不发生汽蚀的条件是什么？（P65） 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。

10.离心式和轴流式泵与风机在启动方式上有何不同？为什么？
答：离心式泵与风机，在空载时，所需轴功率（空载功率）最小，一般为设计轴功率的30%左右。

在这种状态下启动，可避免启动电流过大，原动机过载。

所以离心式泵与风机要在阀门全关的状态下启动。

轴流式泵与风机，功率P 在空转状态（V q =0）时最大，随流量增加而减小，为避免原动机过载，对轴流式泵与风机要在阀门全开状态下启动。

11.电厂的给水泵及凝结水泵为什么都安装在给水容器的下面？
答：给水泵的吸入容器是除氧器，凝结水泵的吸入容器是凝汽器，除氧器和凝汽器里都是饱和状态，即液面压力等于该温度下水的饱和压力。

为了避免发生汽蚀，需采用倒灌高度，因此给水泵及凝结水泵都安装在水容器的下面。

12.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。

13. 提高泵的抗汽蚀性能可采用那些措施？基于什么原理？ 答：一、提高泵本身的抗汽蚀性能
(1)降低叶轮入口部分流速。

一般采用两种方法：①适当增大叶轮入口直径0D ；②增大叶片入口边宽度1b 。

也有同时采用既增大0D 又增大1b 的方法。

这些结构参数的改变，均应有一定的限度，否则将影响泵效率。

(2)采用双吸式叶轮。

双吸式叶轮的必需汽蚀余量是单吸式叶轮的63％，因而提高了泵的抗汽蚀性能。

(3)增加叶轮前盖板转弯处的曲率半径。

这样可以减小局部阻力损失。

(4)叶片进口边适当加长。

即向吸人方向延伸，并作成扭曲形。

(5)首级叶轮采用抗汽蚀性能好的材料。

如采用含镍铬的不锈钢、铝青铜、磷青铜等。

14. 如何绘制管路特性曲线？ 答：由泵的管路特性曲线方程2v st c
q H H ϕ+=可知，当流量发生变化时，装置扬程c H 也随之发生变化。

对于风机，因
气体密度ρ很小，t H 形成的气柱压力可以忽略不计，即t H 为零，又因引风机是将烟气排入大气，故该风机的管路特性曲线方程可近似认为
2v c q p ϕ'=
因此可以看出，管路特性曲线是一条二次抛物线，此抛物线起点
应在纵坐标静扬程st H 处；风机为一条过原点的二次抛物线，如图所示。

15. 试述泵的串联工作和并联工作的特点
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。

16. 水泵I 、II 的扬程特性曲线H~qv 完全相同，如下图所示，排水管路的阻力特性曲线亦示与图中，试用作图法求水泵I 、II 串联运行时的工况点。

要求写出作图步骤、并进行作图。

17. 什么情况下采用泵的串联联合工作方式？什么情况下采用泵的并联联合工作方式？ 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。

（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。

18. 说出泵或风机运行时的三种调节方法，并说明其中一种的工作原理。

答：变速调节：原理是在管路特性曲线不变时，用变转速改变泵与风机的性能曲线，从而改变工况点。

优点是大大减少附加的节流损失，在很大变工况范围内保持较高的效率。

缺点是投资昂贵。

节流调节：原理是在管路中装设节流部件，利用改变阀门开度，使管路的局部阻力发生变化，来达到调节的目的。

①出口端节流：只改变管路特性曲线。

优点是方法可靠，简单易行。

缺点是调节方式不经济，而且只能在小于设计流量一方调节。

②入口端节流：既改变管路特性曲线，也改变风机本身的性能曲线。

同一流量下，入口端节流损失小于出口端节流损失，但由于入口端调节会使进口压力下降，对于泵有引起汽蚀的危险，只能适用于风机。

入口导流器调节：原理是改变风机本身性能曲线。

优点是节省功率。

只适用于风机。

汽蚀调节：原理是利用泵的汽蚀特性来调节流量，改变泵本身的性能曲线。

优缺点：对通流部件损坏并不严重，可使泵自动调节流量，减少运行人员，降低水泵耗电。

如果汽轮机负荷常变，特别是长期在底负荷下时采用汽蚀调节会使寿命大大降低。

只适用于泵。

可动叶片调节：原理是动叶安装角可随不同工况而改变，通过改变泵与风机本身的性能曲线来调节流量。

泵与风机在低负荷时的效率大大提高。

在较大流量范围内几乎可以保持高效率，避免了采用阀门调节的节流损失。

变频调节：通过改变电源频率来调节异步电动机的转速，进而改变泵与风机的性能曲线，从而改变它们的工作点。

变频调速节能效果明显，且易于实现过程自动化。

但变频调速器的功率不能适应大型火力发电厂主要泵与风机的需要，功率因素也不是非常高，在实际应用中，以中小型泵与风机的调节为主。

19. 离心泵轴向力是如何产生的？说明三种轴向力的平衡方法？
答：以单级叶轮为例，如图所示，由叶轮流出的液体，有一部分经间隙回流到了叶轮盖板的两侧。

在密封环(直径w D 处)以上，由于叶轮左右两侧腔室中的压力均为
2p ，方向相反而相互抵消，但在密封环以下，左侧压力为1p ，右侧压力为2p ，
且户
2p >1p ，产生压力差12p p p -=∆。

此压力差
积分后就是作用在叶轮上的推力，以符号1F 表示。

另外，液体在进入叶轮后流动方向由轴向转为径向，由于流动方向的改变，产生了动量，导致流体对叶轮产生一个反冲力2F 。

反冲力2F 的方向与轴向力1F 的方向
相反。

在泵正常工作时，反冲力2F 与轴向力1F 相比数值很小，可以忽略不计。

但在启动时，由于泵的正常压力还未建立，所以反冲力的作用较为明显。

启动时卧式泵转子后窜或立式泵转子上窜就是这个原因。

对于立式水泵，转子的重量是轴向的，也是轴向力的一部分，用3F 表示，方向指向叶轮入口。

总的轴向力F 为 321F F F F
+-=
在这三部分轴向力中，1F 是主要的。

如何平衡：（1）采用双吸叶轮或对称排列的方式平衡 （2）采用平衡孔和平衡管平衡 （3）采用平衡盘平衡 （4）采用平衡鼓平衡
20.如何确定泵与风机工况点的合理的工作范围？
答：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一点，这点即泵在管路中的工作点。

区别：泵(风机)的扬程：是提供能量的,随流量的增加扬程降低,曲线下降。

装置扬程：管路系统所消耗的能量，随流量的增加，扬程增加，曲线上升。

关系：当二者相等时，泵（风机）稳定工作。

计算题
1.有一离心式水泵，其叶轮尺寸如下：叶轮出口直径是
2200D mm
=，出口宽度是
220b mm
=，转速是2900r/min ，
0225a β=，出品处的轴面速度是2 3.8/m v m s =，设流体径向流入叶轮。

求：
1）试按比例画出出口速度三角形。

2）计算无限多叶片叶轮的理论扬程
T H ∞。

3）设环流系数是0.85，流量效率是0.94，泵的实际扬程是多少？
4）求理论流量
Vt
q （设叶片出口排挤系数为1）。

5）设该泵输送的是清水，密度是3
1000/kg m ，试求理论功率T N ∞。

2. 有一单级轴流式水泵，转速为400r/min ，在直径为1000mm 处，水以v1=4.5m/s 速度沿轴向流入叶轮，以v2=5.1m/s 的速度由叶轮流出，总扬程H=
3.7m ，求流动效率。

3.有一离心水泵，总扬程120m 时，流量是8m3/s ，轴功率是12000kW ，设容积和机械效率均是0.9，求流动效率及理论扬程HT 。

4.某风机工况点处的参数是
1450n rpm =，h m q V
/711003=，轴功率kW P 8.99=，0.84η=。

试求：转速变
化到1180rpm 时，相应工况点处的流量、扬程、轴功率、效率。

5.假设某电厂排烟参数为：
/h m 1046.4234max ⨯=V q ，管路中总损失Pa 3061max =p ，烟气热力学温度K 411=T ，
当地大气压力
Pa 99325amb =p 。

现选得Y4-13.2-11No.20型风机2台并联工作。

转速min r/960=n ，叶轮直径
m 22=D ，电动机功率kW 380=P ，效率%93=η，该台风机的风量/h m 102.2634⨯=V q ，全压
Pa 3200=p 。

(设计条件为K 473=T ，3473kg/m 745.0=ρ) 问：该风机是否满足使用要求。

（富裕量按照max 10.1V V
q q ⨯='，max 15.1p p ='取）。