最新《泵与泵站》第二章课后习题答案

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《泵与泵站》第二章课后习题答案【11. (1)已知，出水水箱内绝对压强P i=3.0atm，进水水箱绝对压强P2=0.8atm 以泵轴为0-0线，大气压P a=1atm

出水水箱测压管水头：比=[R _P a 10=]3_1 10=20m

进水水箱测压管水头：H2二P2 -P a 10二0.8-1 10二-2m(表示在泵轴以下)

H ST =H1 -H2 =20 _(_2) =22m

(2)泵的吸水地形高度：H ss =日2 =-2m

(3)泵的压水地形高度：H sd =H1 =20m

【2】.解答：如图(a)，H ss(a)=3m

据题意：H ss(b) —H ss(C) —H ss(a) - 3m

以泵轴为基准面

(1) b水泵位置水头：Z b=H A

b水泵吸水池测压管水柱高度：h=[0.5-1 10 - -5m

b水泵吸水池测压管水头：H测=Z b - h二H A：〔；』5m

b 水泵H ss(b) = 0― H 测=O —：；.H —5 = 5 —H A - 3m

解

得：

H A =2m

(2) c水泵位置水头：Z c- -5m (在泵轴以下)

c水泵吸水池测压管水柱高度：h "R -1 10=10P c -10

c水泵吸水池测压管水头：H测二Z c-5 10P c -10 =10F c -15(m)

c 水泵H ss(c)=0 - H 测=0—10P c -15 =15 - 10P c =3m H

解得：P c =1.2atm

【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:

真空表安装在泵轴处，—^0

2

2

则：H J H SS * 營

计算水泵的吸水管流速:

0.16

厂=1.27m/s _s

3.14 0.42

(亍)(4)

4 4

二

D：

吸水管沿程水头损失系数h =5.7 %

压水管沿程水头损失系数h =11.6 %。

真空表读数：H v二H sd* 2g (见P24,公式2-30)

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泵吸水地形高度： H SS =35 _32 =3m

吸水管水头损失： ' h s l 1 1=0.0057 30 1 =1.17m

1 272

贝U:真空表读数 H V =3 1.171

4.25mH 2O

2x9.8

■/ 1atm =10mH 2O = 760mmHg

贝U ： 4.25mH 2O =4.25 76 =323mmHg %

(2)泵的静扬程：H S T h[74.5 -32

2 -1 10 = 52.5m

压水管水头损失： ' h d 国2」2

1=0.0116 200 1 =3.32m

管道总水头损失： ' h - ' h s x h d =1.17 3.32 =4.49m

总扬程：H =H ST 、h =52.5 4.49 = 56.99m (3 )轴功率：

N 二 9QH J 。。。9.8 °16 5

6.99 二⑵驱⑷ 1000 1000 0.7

【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： 2

E 0 =Z °

乂 旦=0 0 旦 2 g Pg

Pg

2 2

,v 1 t

P iZV 1.F 1

1-1断面： E 1 - Z 1

(H ss

) 2g :g

2 2g

2-2断面：

2 2

E2 :

P 2

=化 j 「巳 2 2

2g

印'ss 2丿 2g 巾

3-3断面： 2

2

v 3 P 3 v 3 P a

E 3 =z 3 3 —H ST 3 - 3

3

2g :-g ST

2g :-g

吸水管水头损失:

压水管水头损失:

H d 勰h d-(H ss 连]-S + H ST

< 2 丿 2g

P 2 - P a .

;

g

H ss

=z

2 2

V

2「

V 3

2 2g _H sT=Hd+ H

:z v | -v f 2g +——i + ss 2

-H ST 得:

真空度=p a

100

%

10mH 2 0-4.25mH 2O

10mH 2O

100% =57.5%

、h s 二E 。-E 1 P a -R

:?

g

H ss

2 V 1 2g

H v H ss

2 2g

+

H ss

2 2g

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???泵装置总扬程H = H v H d

2g

、

V i -V 2 c

忽略流速差，即V i ：“ V 2 ,

；

2g

V 2

压力表和真空表沿泵轴安装，即

Az=o 则最后：H r H sT ^^h -

2g

_ _ 1 []c cic

-

【5】.解答：泵的基本方程式： H T =—C 2u u 2 =—^(u 2 —C 2r ctg0) =—(u ； —u 2C 2r Ctg02)

g

g g

叶轮出口牵连速度：

广D 2 J450 3.14 0.28 =21.25(m/s )

2

60 60

叶轮出口面积： F 2 =心2 b 2 =3.14 0.28 0.04 =0.035(m 2)

径向流速：

C 2r 飞 _0.03<38.57QT (

m/s )

代入基本方程式，得理论特性曲线:

1 2 亠

H T

(21.252 -21.25 38.57Q T etg30 ) =40.08 -144.86Q T 9.8

【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 p 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

p 有关，N

gQH

, N 和「成正比，当=1.3「水时，则功率变为

1000n

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 H d 不变，泵的压力表读

数：P d “gH d (MPa)，和密度成正比，当 '=1.3,水时，则P d 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： Z =48m

则：H 二 H v H d 二' h s -i H ss Z

-V L

2丿2g

ss

、「仏。专HST

2 2 2

八"诊盒E (总水头损失

' h 二為 h s 亠二 h d )

h=g j.013 105

2 -1汀上口

1.3’ 水g

高位水池的测压管内液柱高度:

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静扬程：H ST =Z h =48 7.9 =55.9m

【7】?解答：测压管水头：H测=Z + Pgh

Z ――位置水头

：：gh ――测压管内水柱高度(压强水头)

管道水头损失：.汕=H2-H I (计算段前后测压管水头差) =SQ2

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，贝U 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

2

扬程H =H v H d ,真空表读数H v二H ss "Fs ?巴，闸阀关小时，流量减小，则v h s减小，v i减小，H ss 2g

不变，则H v读数减小，而总扬程H是增大的，因此H d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，贝U 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H BD -ih BD，闸阀关小，流量减小，v h B D二S BD Q2减小，H BD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，H v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二H ST 'I h。两种情况，静扬程H ST—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H ST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：

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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。

参考P54, n s =100r/min 的相对性能曲线，

铭牌上参数即为： Q 0 =32L/s , H 0 =50m , N ° = 22.9kw , 0 =68.5% 根据公式：Q = Q Q 0

因为调速后满足比例率:

Q 1 n 1 H 1

Q 2 n 2

比转速 h

=

3.65n

^ Ql

比转速:

3.65n 2 Q 2

3

H 24

3.65. Q !

n ： 1

疋

~3

n 2

3.65n 「Q !

n s1

【15】.解答:

据已知：比例尺’骨

=0.8m , Q m =11L/S , n m 二 730r / min

实际泵n 实=960r/min

根据相似律：Q ；

则：实际泵流量:

Q

m “

实

11 960

=926L/s 疋

730

4

0.8 9602

【16】.解答：该水泵的比转速:

2

n m

2

7302

= 22m

n^3^=3^290^0^=100r/min

3

50^

n ?Q i 3.65n

n i

3

2

n

m

N =.N N0

【17】.解答：兀=0.0706x1800 =127r/min

我国的比转速为美国的0.0706倍，日本的0.47倍。

【18】.解答：

12Sh-19水泵的特性曲线见P60,图2-50

据题意，已知：H ST =14m , S=225s2/m5, D^ 290mm

则其管道特性曲线为：H二H ST ?二H ST? SQ2 =14 ? 225Q2

Q -\鼻曲线交曲线于A点，A点即为水泵的工况点，对应流量为Q A=195L/S，扬程

H A=22.8m。

2 流量减少12%,则减少后流量为Q B= (1-12%) X 196 = 171.6L/S,扬程为H B =14 ? 225Q B 20.6m ,

B B

其工况点移动到 B (171.6, 20.6)点

其等效率曲线系数：

"Q B = 0.17162 =70°(s/m)

等效率曲线：H = kQ2=700Q2

2

曲线过B点，交Q -H曲线于'点，'点即为水泵对应B点的相似工况点，对应流量为

Q

B'=185L/S，扬程H

B'=24.°m。

根据切削律:

Q B

2B

切削后叶轮直径:

Q B

2B

D 171.6 290 = 267mm

2185

切削量：D2 D2B 100% = 290一267100% =7.9% D2290

Q B

'

150

Q B

'

200 250 300

【19】.解答：铭牌的参数为泵设计工况时的参数，即水泵的水力效率最高时的工作参数。因此在描述水 泵性能时，应该强调前提是 在设计工况时，泵能打多少水，扬程多高。

【21】.解答：（1）相当于水泵和水箱联合供水的工作方式。

14SA-10泵特性曲线见 P32。

以吸水池水面为基准面。

密闭高位水箱的测压管水头为： H e = 123.0-100 ? 3.5-1 10=48m

B 点测压管水头为：H B = 120 -100

12 2 4 =40m

水泵特性曲线折引到 B 点，折引后：H' = H

h AB =H -S AB Q 2 =H -200Q 2

水池供水特性曲线折引到 B 点：H ；二H e -'F BC 二H e -S BC Q 2 = 48 -130Q 2 绘制：水泵折引后特性曲线

Q-H ）

绘制：高位水池供水折引后特性曲线 （Q-H e ）

Q (L/s)080160240320400 3

Q (m /s)00.080.160.240.320.40

H c484848484848

￡h BC00.8 3.37.513.320.8 1

H

4847.244.740.534.727.2

绘制：H B =40直线，交Q—H c于C点，则C点对应的流量Q c=245L/s为高位水箱的出流流量，交（Q -H j于A点，过A点做纵轴平行线，交（Q - H ）于A点，A点即为水泵的工况点，对应流量为Q A=350L/S，扬程

H A=65m。

B 点的流量：Q B=Q A Q c =245 350=595L/s

（2）相当于水泵同时向两个水箱供水的问题。

如上图，绘制：水泵折引后特性曲线（Q—H j

绘制：H B =40直线，交（Q—H ）于A点，过A点做纵轴平行线，交（Q —H ）于A点，A 点即为水泵的工况点，对应流量为Q A=350L/S，扬程H A=65m。

水泵到水池C的流量：Q c二Q A-Q B =350 -40 =310L/S

(H B)

（图1）

（图2）

【22】.解答：（1）不是。

因为：允许吸上真空高度为真空表读数

H v 的极限值。要求满足 H v 乞H s ，能够保证水泵不产生气蚀。

水泵的允许吸上真空高度受的提升液体的水温、实际地点的气压影响。水泵铭牌上的参数

H s =2.5m 是水泵在标准状态下（即水温

20C ，气压为1atm ）的允许吸上真空高度。当水泵在标准状态下

工作时，H v 乞H s 即H v 乞2.5mH 2。，即能保证不产生气蚀，但是当水泵不在标准状态下工作时，需要对 Hs 进行修正，H s 二H s - 10.33 -ha - h va -0.24，当H v _ H s 时，才能保证不产生气蚀， 此时H s = 2.5m 。

（2）不是。

因为：根据泵内压力变化规律，

（P78,公式2-146）:

2 2 2 2 2 2 2

P a P K 心

v i

.、C o

-71

W o ,, C°-V i W o

(H ss

h s ) H s

:g 勺

2g

2g 2g s

2g 2g

叶轮绝对压力最小值:

2 2 2

Pg 逍卄（冒境

在标准状态下，

83m

g

2

2

2

2

2

2

生=7.85_（C^L ?.筑），式中（厂匕?.叫）表示水泵内部的压力降，其值大于

3m ,

：g

2g 2g 2g

2g

因此，叶轮中的绝对压力最小值并不是

7.85m ，而是更低。

2 2 v i