课后习题答案

绪论1．泵与风机可分为哪几大类？发电厂主要采用哪种型式的泵与风机？为什么？答：泵按产生压力的大小分：低压泵、中压泵、高压泵风机按产生全压得大小分：通风机、鼓风机、压气机泵按工作原理分：叶片式：离心泵、轴流泵、斜流泵、旋涡泵容积式：往复泵、回转泵其他类型：真空泵、喷射泵、水锤泵风机按工作原理分：叶片式：离心式风机、轴流式风机容积式：往复式风机、回转式风机发电厂主要采用叶片式泵与风机。

其中离心式泵与风机性能范围广、效率高、体积小、重量轻，能与高速原动机直联，所以应用最广泛。

轴流式泵与风机与离心式相比，其流量大、压力小。

故一般用于大流量低扬程的场合。

目前，大容量机组多作为循环水泵及引送风机。

2．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3．离心式泵与风机有哪些主要部件？各有何作用？答：离心泵叶轮：将原动机的机械能传递给流体，使流体获得压力能和动能。

吸入室：以最小的阻力损失引导液体平稳的进入叶轮，并使叶轮进口处的液体流速分布均匀。

压出室：收集从叶轮流出的高速流体，然后以最小的阻力损失引入压水管或次级叶轮进口，同时还将液体的部分动能转变为压力能。

导叶：汇集前一级叶轮流出的液体，并在损失最小的条件下引入次级叶轮的进口或压出室，同时在导叶内把部分动能转化为压力能。

密封装置：密封环：防止高压流体通过叶轮进口与泵壳之间的间隙泄露至吸入口。

轴端密封：防止高压流体从泵内通过转动部件与静止部件之间的间隙泄漏到泵外。

离心风机叶轮：将原动机的机械能传递给流体，使流体获得压力能和动能蜗壳：汇集从叶轮流出的气体并引向风机的出口，同时将气体的部分动能转化为压力能。

集流器：以最小的阻力损失引导气流均匀的充满叶轮入口。

进气箱：改善气流的进气条件，减少气流分布不均而引起的阻力损失。

4．轴流式泵与风机有哪些主要部件？各有何作用？答：叶轮：把原动机的机械能转化为流体的压力能和动能的主要部件。

导叶：使通过叶轮的前后的流体具有一定的流动方向，并使其阻力损失最小。

吸入室（泵）：以最小的阻力损失引导液体平稳的进入叶轮，并使叶轮进口处的液体流速分布均匀。

集流器（风机）：以最小的阻力损失引导气流均匀的充满叶轮入口。

扩压筒：将后导叶流出气流的动能转化为压力能。

5．轴端密封的方式有几种？各有何特点？用在哪种场合？答：填料密封：结构简单，工作可靠，但使用寿命短，广泛应用于中低压水泵上。

机械密封：使用寿命长，密封效果好，摩擦耗功小，但其结构复杂，制造精度与安装技术要求高，造价贵。

适用于高温高压泵。

浮动环密封：相对与机械密封结构较简单，运行可靠，密封效果好，多用于高温高压锅炉给水泵上。

第一章 思考题1． 流体在旋转的叶轮内是如何运动的？各用什么速度表示？其速度矢量可组成怎样的图形？ 答：当叶轮旋转时，叶轮中某一流体质点将随叶轮一起做旋转运动。

同时该质点在离心力的作用下，又沿叶轮流道向外缘流出。

因此，流体在叶轮中的运动是一种复合运动。

叶轮带动流体的旋转运动，称牵连运动，其速度用圆周速度u 表示； 流体相对于叶轮的运动称相对运动，其速度用相对速度w 表示； 流体相对于静止机壳的运动称绝对运动，其速度用绝对速度v 表示。

以上三个速度矢量组成的矢量图，称为速度三角形。

2． 当流量大于或小于设计流量时，叶轮进、出口速度三角形怎样变化？ 答：进口速度三角形的变化：当流量小于设计流量时：轴面速度'1m v ＜1m v ，'1α＜90°，'1β＜1β。

（如图a ） 当流量大于设计流量时：轴面速度'1m v ＞1m v ，'1α＞90°，'1β＞1β。

（如图b ） 出口速度三角形小于设计流量 大于设计流量3． 泵与风机的能量方程式有哪几种形式？并分析影响理论扬程（全压）的因素有哪些？ 答：泵： T H ∞=1g2211()u u u v u v ∞∞- 风机：)(∞∞∞-=u u v u v u 1122T p ρ因素：转速n ；叶轮外径2D ；密度（影响全压）、叶片出口安装角a 2β；进口绝对速度角1α。

4． 离心式泵与风机有哪几种叶片形式？各对性能有何影响？为什么离心泵均采用后弯式叶片？ 答：后弯式、径向式、前弯式后弯式：2a β＜90°时，cot 2a β为正值，2a β越小，cot 2a β越大，T H ∞则越小。

即随2a β不断减小，∞T H 亦不断下降。

当a 2β减小到等于最小角m in ,2a β时，0=∞T H 。

径向式：2a β=90°时，cot 2a β =0，2u v ∞=2u 。

guH T 22=∞。

前弯式：2a β＞90°时，cot 2a β为负值，2a β越大，cot 2a β越小，T H ∞则越大即随2a β不断增大，T H ∞亦不断增大。

当a 2β增加到等于最大角max ,2a β时，guH T 222=∞。

以上分析表明，随叶片出口安装角a 2β的增加，流体从叶轮获得的能量越大。

因此，前弯式叶片所产生的扬程最大，径向式叶片次之，后弯式叶片最小。

当三种不同的叶片在进、出口流道面积相等，叶片进口几何角相等时，后弯式叶片流道较长，弯曲度较小，且流体在叶轮出口绝对速度小。

因此，当流体流经叶轮及转能装置(导叶或蜗壳)时，能量损失小，效率高，噪声低。

但后弯式叶片产生的总扬程较低，所以在产生相同的扬程(风压)时，需要较大的叶轮外径或较高的转速。

为了高效率的要求，离心泵均采用后弯式叶片，通常a 2β为20°～30°。

9. 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。

11. 轴流式泵与风机的翼型、叶栅的几何尺寸、形状对流体获得的理论扬程（全压）有何影响？并分析提高其扬程（全压）的方法？答：泵：()λλβcos sin 22+⋅=∞∞g w v u t b c H a y T 风机：()λλβρcos sin 22+⋅=∞∞w v u t b c P a yT 增加弦长b ；增大叶栅中翼型的升力系数y c ；减小栅距t ；增大∞β；增加升力角λ均可提高泵与风机的扬程（全压）。

1-1有一离心式水泵，其叶轮尺寸如下：1b =35mm, 2b =19mm, 1D =178mm,2D =381mm, 1a β=18°，2a β=20°。

设流体径向流入叶轮，如n=1450r/min ，试画出出口速度三角形，并计算理论流量,V T q 和在该流量时的无限多叶片的理论扬程T H ∞。

解：由题知：流体径向流入叶轮 ∴1α=90° 则：1u =1n60D π=317810145060π-⨯⨯⨯= （m/s ）1V =1m V =1u tg 1a β=⨯tg °= （m/s ）∵1V q =π1D 1b 1m V =π⨯⨯⨯ （3m /s ） ∴2m V =122V q D b π=0.0860.3810.019π⨯⨯= （m/s ） 2u =2D 60n π=338110145060π-⨯⨯⨯= （m/s ）2u V ∞=2u -2m V ctg 2a β=⨯ （m/s ）T H ∞=22u u V g ∞=28.9118.529.8⨯= （m ） 1-2有一离心式水泵，其叶轮外径2D =220mm,转速n=2980r/min ，叶片出口安装角2a β=45°，出口处的轴面速度2m v =s 。

设流体径向流入叶轮，试按比例画出出口速度三角形，并计算无限多叶片叶轮的理论扬程T H ∞，又若环流系数K=，流动效率h η=时，泵的实际扬程H 是多少？解：2u =2D 60n π=0.22298060π⨯⨯= （m/s ）∵2m V = m/s 2a β=45°∴2w =22sin mav β= （m/s ） 画出出口速度三角形 2u V ∞=2u -2m V ctg 2a β=⨯ （m/s ）∵1α=90°T H ∞=22u u V g ∞=34.3130.719.8⨯= (m) 实际扬程H=K T H =K h ηT H ∞=⨯⨯ (m)1-3有一离心式水泵，叶轮外径2D =360mm ，出口过流断面面积2A =2m ，叶片出口安装角2a β=30°，流体径向流入叶轮，求转速n=1480r/min ，流量,V T q =s 时的理论扬程T H 。

设环流系数K=。

解：流体径向流入叶轮 1α=90°2u =2D 60n π=0.36148060π⨯⨯= （m/s ）2m v =,V Tq A =383.8100.023-⨯= （m/s ）2u v ∞=2u －2m v 2a ctg β=－⨯ （m/s ） T H ∞=22u u V g ∞=27.8821.589.8⨯= （m ） T H =K T H ∞=⨯ （m ）1-6有一离心式水泵，在转速n=1480r/min 时，流量V q =89L/s ，扬程H=23m ，水以径向流入叶轮，叶轮内的轴面速度1m v =s 。

内、外径比1D /2D =，叶轮出口宽度2b =2D ，若不计叶轮内的损失和叶片厚度的影响，并设叶轮进口叶片的宽度1b =200mm ，求叶轮外径2D 、出口宽度2b 及叶片进、出口安装角1a β和2a β。

解：由V q =π1D 1b 1m V 得1D =11V m q b v π=389100.2 3.6π-⨯⨯=(m)=39mm由1D /2D =得 2D =21D =2⨯390=78(mm) 2b =2D =1u =1n 60D π=0.039148060π⨯⨯=（m/s ）tg 1a β=11m v u =3.63.02= 得1a β=50° 2u =2D 60n π=0.078148060π⨯⨯=（m/s ）2m v =22V q D b π=389100.0780.009π-⨯⨯⨯=（m/s ）由T H ∞=22u u V g∞=23 得2u V ∞=（m/s ） ο85.1282=a β（数据有问题，离心泵出口安装角应是锐角，即后弯式叶片） 1-9有一单级轴流式水泵，转速n=580r/min ，在叶轮直径700mm 处，水以1v =s 的速度沿轴向流入叶轮，又以圆周分速2u v =s 从叶轮流出，试求y c bt为多少？设λ=1°。