水泵思考题与习题

思考题与习题

3-1 水泵的基本性能参数有哪几个？它们是如何定义的？

3-2 一离心泵装置，转速n =1450r/min ，运行扬程H =25m ，流量Q =180m 3/h ，泄露量q 为5.2m 3

/h 时，轴功率N =，机械效率ηM =%，试求：① 水泵的有效功率；②水泵效率η；③水泵的容积效率ηv ；④水泵的水力效率ηh 。

3-3 简述高速旋转的叶轮叶槽内液流质点的运动情况。 3-4 试讨论叶片泵基本方程式的物理意义。

3-5 水泵效率包括那三种？它们的意义是什么？根据其能量损失的原因，试述提高水泵效率的途径。

3-6 现有离心泵一台，量测其叶轮外径D 2=280mm ，宽度b 2=40mm ，出水角β2=30°。假设此泵转速n =1450r/min ，试绘制其Q T ～H T 理论特性曲线。

3-7 什么是泵的性能曲线？轴流泵的性能曲线与离心泵的性能曲线相比有何差异？使用时应注意什么问题？

3-8 什么是工况相似泵，工况相似泵性能参数之间有何关系？

3-9 试述比转数n s 的物理意义和实用意义？为什么它可以用来对泵进行分类？计算n s 时应遵循哪些规定？

3-10 同一台泵，在运行中转速由n 1变为n 2，试问其比转数n s 值是否发生相应的变化？为什么？

1)不发生变化

2）比转速n s 是水泵在高校段内的综合特征数，即有效功率Nu=，扬程H m =1mH 2O 时，与它相似的模型泵转数，是由叶轮的形式尺寸所决定的，它只是描述水泵在高效段范围内其性能的特征数，因此不随转数变化而改变。、 证明：

转速有n 1变为n 2，令：

a n n =2

1

，由比例律 a n n Q Q ==2

1

21 12aQ Q =∴ 2

2

1212a n n H H =???

? ??= 122H a H =∴ 431

1

1165.3H Q n n s =

()

14311

1462143111431

21143222265.365.365.365.3s s n H Q n a a a H Q n H a aQ an H Q n n ==??=== 3-11 在产品的试制中，一台模型离心泵的尺寸为实际泵的1/4倍，并在转速n =730r/min 时进行试验。此时，量出模型泵的设计工况出水量Q m =11L/s ，扬程H m =0.8m 。如果模型泵与实际泵的效率相等。试求：实际泵在n =960r/min 时的设计工况流量和扬程。

4412

2

22===

D D D D m λ

m m n n Q Q 3λ= s L Q n n Q m m /8.92511730

960

433

=?=?=λ 22

2m

m n n H H λ= O mH n n H H m m 222

2222

14.228.0730

9604=?==λ 3-12 试求12Sh 离心泵的比转数n s =？由该泵铭牌上已知，额定转速n =1450r/min ，流量

Q =684m 3/h ，扬程H =10m 。

3-13 清理仓库时，找出一台旧的BA 泵从其模糊的铭牌上，可看出：Q =32L/s ，H =50m ，n =2900r/min ，N =，η=%。试绘制其Q ～H ，Q ～N ，Q ～η性能曲线。

比转数7.10050032

.0290065.34

3=??=

s n

思考题与习题

4-1泵站设计时如何计算总扬程？

4-2试在图4-36所示的诸水泵装置中标出水泵的静扬程，写出其设计扬程的表达式。

a

(a)

(b)(c)

(d)

(e)

图4-36 水泵装置图

4-3 如图4-37所示的泵装置。泵从一个密闭水箱抽水，输入另一个密闭水箱，水箱内的水面与泵轴齐平，试问：

（1）该泵装置的静扬程H ST=？(m)

（2）泵的吸水地形高度H ss=？(m)

（3）泵的压水地形高度H sd=？(m)

图4-37 密闭式离心泵装置

H ST=22 mH2O

H SS=2 mH2O

H ST=20 mH2O

4-4 三台泵三种抽水装置如图4-38(a)、(b)、(c)所示。三台泵的泵轴都在同一标高上，其中(b)、(c)装置的吸水箱是密闭的，(a)装置吸水井是敞开的。

(a)(b)(c)

图4-38 三种抽水装置

要使三个泵的吸水地形高度相同

H A＝2 m

Pc＝

4-5什么叫水泵的工况点？工况点与哪些因素有关？当发生如下情况时，水泵的工况点如何变化？

（1）管道的直径变粗和变细时。

（2）当管路上闸阀的开度变小时。

（3）水源水位或出水池水位升高或降低时。

（4）水泵的转速增加或减少时。

（5）水泵减漏环严重磨损，叶片和减漏环间隙增大时。 （6）管路年久失修，严重锈蚀时。

4-6现有一台离心泵装置如图4-39所示，试证：

123

射流

图4-39 离心泵装置

该离心泵装置的扬程公式应为：

23

ST 2v H H h g

=++∑

4-7一台输送清水的离心泵，现用来输送密度为水的倍的液体，该液体的其他物理量性质可视为与水相同，泵装置均同。试问：

(1) 该泵在工作时，其流量与扬程的关系曲线有无改变？在相同的工作情况下，泵所需的功率有无改变？

在相同工作情况下（理解为相同的水泵装置）所需功率为输水的倍

(2) 泵出口处的压力表读数（MPa ）有无改变？如果输送清水时，泵的压水地形高度H sd = MPa ，此时压力表读数应为多少MPa ？

[]MPa atm atm atm atm O mH MPa 6.0100

10)12(100

3.110)12(1005.02=?-+??--?

(3) 如果泵将液体输送往高地密闭水箱时，密闭水箱的压力为2atm ，试问此时该泵的静扬程H ST 应为多少？

O mH atm H ST 24.721013.148=?+?=

4-8某取水泵站从水源取水，将水输送至净水池。已知水泵流量Q =1800m 3

/h ，吸、压水管道均为钢管，吸水管长L 1=15.5m ，管径D 1=500mm ，压水管长L 2=450m ，管径D 2=400mm 。局部水头损失按沿程水头损失的15%计算。水源设计水位76.83m ，蓄水池最高水位为89.45m ，水

泵泵轴标高为78.83m 。水泵的效率在Q =1800m 3

/h 时为75%。试计算该水泵装置所需扬程H 及轴功率N 。

4-9试从概念上区分水箱自由出流时，测压管水头线与管路水头损失特性曲线间的不同。

4-10在图4-40所示的泵装置上，在出水闸阀前后装A、B两只压力表，在进水口出装上一只真空表C，并均相应地接上测压管。现问：

(1) 闸阀全开时，A、B压力表的读数及A、B两根测压管的水面高度是否一样？

闸阀局部水头损失不可忽略，测压管高度A>B，压力表读数A>B

(2) 闸阀逐渐关小时，A、B压力表的读数以及A、B两根测压管的水面高度有何变化？

闸阀关小，管阻增大，（H＝H ST+SQ2）S增大，所以，水泵流量下降，H增加，A表读数增大，测压管上升。

水泵流量下降B点以上的管段水头损失减小，所以B表减小，B测压管下降。

(3) 在闸阀逐渐关小时，真空表C的读数以及它的测压管内水面高度如何变化？

闸阀关小，流量变小，吸水管水头损失减小，所以真空度减小，比压管水面上升。

B

A

C

图4-40 闸阀调节时的压力变化

4-11如图4-41所示，A点为该泵装置的极限工况点，其相应的效率为ηA。当闸阀关小时，工作点由A点移至点B，相应的效率为ηB。由图可知ηA＞ηB，现问：

(1)关小闸阀是否可以提高效率？此现象如何解释？

(2) 如何推求关小闸阀后该泵装置的效率变化公式？

H

图4-41 闸阀调节时离心泵装置工况点的变化

4-12某泵站装有一台6Sh-9型泵，其性能参数见表4-9所示。管道阻力系数S=m5，静扬程H ST=38.6m。试用数解法求此时水泵的出水量、扬程、轴功率和效率。

表4-9 6Sh-9型泵的性能参数

流量（L/s）扬程（m）转速（r/min）轴功率（kW）效率（%）

3652

295074

504679

613874

4-13什么叫工况调节？在那些情况下需要进行工况调节？工况调节的方法有那几种？各适用于什么场合？

4-14在什么情况下需要两台或两台以上的水泵的并联运行？水泵并联运行有什么优缺点？是否水泵并联的台数越多，管路越省，运行越经济？

4-15某取水泵站，设置20Sh-28型泵3台（两用一备），20Sh-28型泵的性能参数见表4-10。已知：吸水井设计水位11.4m，出水池设计水位为20.30m，吸水管阻力系数S1= s2/m5，压水管阻力系数S2= s2/m5，并联节点前管道对称。试用图解法和数解法求水泵并联工况点。

表4-10 20Sh-28型泵的性能参数

流量Q（L/s）扬程H（m）转速n（r/min）轴功率N（k W）效率η（%）

45027

97014880

5602214882

6501513770

4-16某水泵转速n1=970r/min时的(Q～H)1曲线高效段方程为H=45-4583Q2，管道系统特性曲线方程为H=12+17500Q，试求：(1) 该水泵装置的工况点；(2) 若需水泵的工况点流量减少10%，为节电，水泵转速应降为多少？

4-17某循环泵站，夏季为一台12Sh-9型泵工作D2=290mm，Q～H曲线高效段方程为H=，管道阻力系数S=225 s2/m5，静扬程H ST=15m，到了冬季需减少12%的供水量，为节电、拟将一备用叶轮切削后装上使用。试问切削后叶轮外径应为多少？切削百分之几？

4-18已知某离心泵的叶轮外径为D2==316mm、D1==160mm，该泵的基本性能如表4-11所示。

(1)试绘出该泵的基本性能曲线Q～H、Q～N、Q～η。

(2)转速恒定，叶轮外径切削使D2==285mm，换算叶轮切削后的性能曲线。

(3)求水泵的比转速n s。

表4-11 离心泵性能试验数据(n=1450r/min)

流量Q（L/s）020406080100120

扬程H（m）32333332282417

思考题

5-1 什么是水泵汽蚀？有哪些危害？如何采取措施进行防止？

5-2 汽蚀余量与吸上真空度有何区别？有什么关系？

5-3 允许吸上真空高度受海拔和水温影响时，如何进行修正？

5-4 24sh-9型离心泵的铭牌上注明：在抽升20℃水温的水时，H s＝。试问：

（1）该泵在实际使用中，是否其吸入口的真空值表值H v，只要不大于，就能够保证该泵在运行中不产生汽蚀？

铭牌上标注的数值是在标准情况下的数据，若水温或当地大气压低于比标准条件，应先进行修正。

（2）铭牌上H s＝是否意味着该泵在叶轮中的绝对压力最低不能低于 mH2O－＝高，为什么？

不对，铭牌上的H S是指泵在最高效率流量下其吸入口处最大的允许吸上真空高度，由泵吸入口至叶轮内压力最低点还有压降。另外，该数值指的是标准情况下的清水，温度改变，饱和蒸气压也改变。叶轮中压力最低点不能低于当时水温下的饱和蒸汽压。

5-5 一台泵吸入口径为200mm，流量为77.8L/s，样本给定H s＝，估计吸水管路损失为0.5m，分别求在标准状况下和在拉萨地区从开式容器中抽送40℃清水时的安装高度。