泵与泵站第二章

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水泵及水泵站(第二章 9节)

(H需~Q)
H=kQ 2
2、如果在运行中发现水泵工作点效率偏低，欲通过降速的办法使其达到最佳工况点，水泵转速应降至多少？
H = H st + SQ 2
2 H = KQ （ K=
H0 H2
A
(η∼Q)1
Q2 Q0
Q
(η∼Q)2
Q0 ） H0
2
图 4-6 变速调节情况之二
A2
Q = H st = Q2 K − S H st H = K = H2 K − s
n2 n1
n2 2 Ha′ = Ha ( ) n1
方法一二：过a、b、c、d、e各点作相似工况抛物线，再根据第一比例律即可确定。
n2 Qd ′ = Qd n1
H
(H~Q)1
（一）比例律应用的数解法
H1
H=kQ 2
A1 A A2 (H需~Q)
1、如果已知所需水泵工况点不在 (Q-H)n1曲线上，而是在A2点，若通过降速的办法使水泵在A2点工作，水泵转速应降至多少？
水泵及水泵站
主讲教师：马太玲
第九节离心泵装置调速运行工况
一、叶轮相似定律
几何相似和运动相似基础之上基于基于几何相似几何相似和运动相似基础之上个叶轮性能参数之间关系的定律。是表征两是表征两个叶轮性能参数之间关系个叶轮性能参数之间关系的定律。两叶轮过流部分对应尺寸成比例，对应角相等。几何相似：几何相似：两叶轮过流部分对应尺寸成比例，对应角相等。
叶轮相似定律
两台泵流量之间关系的定律第一相似定律：第一相似定律：两台泵流量之间关系的定律由
Q Qm
=
H n 2 2 ηh =λ ⋅( ) Hm (ηh )m nm n 3 N 5 (ηm )m =λ ⋅( ) Nm ηm nm

泵与泵站自编习题集[1]

《泵与泵站》教学改革成果系列之二《泵与泵站》习题集适用专业：给水排水工程/环境工程苏州科技学院环境科学与工程学院环境工程系2007年12月思考题第一章绪论1．什么是泵？它是怎样分类的？2．各种水泵的主要特点有哪些？第二章叶片式水泵1．离心泵是怎样抽送液体的？它由哪几个主要部件构成？各部件有何功能和作用？2．离心泵叶轮上为什么有的设平衡孔，有的却不设？3．哪些参数能表达叶片泵性能？各参数表示什么含义？常用哪些字母表达？各自的单位是什么？4．什么是叶片泵的有效功率和轴功率？它们之间有何关系？5．离心泵装置上的真空表与压力表读数各表示什么意思？6．液体在叶轮内的运动是什么运动？各运动间有什么关系？7．什么是动量矩定理？用它推导叶片泵基本方程式时为什么要有三个假设？基本方程式为什么能适用于所有叶片泵的所有流体？8．两台叶片泵符合哪些条件才能相似？两台相似的叶片泵的比转数相等，能说明什么问题？9．什么是叶片泵基本性能曲线和实验性能曲线？它们在本质上有何区别？10．离心泵与轴流泵的性能曲线各有哪些特征？11．叶片泵的性能曲线有何用途？12．什么是叶片泵性能的工作范围？如何确定工作范围？它与叶片泵的性能表有何关系？13．什么是叶片泵的通用性能曲线？离心泵与活叶式轴流泵的通用性能曲线是怎样绘制的？它们的理论根据是什么？14．什么是叶片泵工作点？它由哪些因素构成？工作点确定由哪些方法？15．什么是装置特性曲线？它表示什么含义？16．什么是叶片泵装置的设计工况与运行工况？它们间有何区别？17．什么是工况调节？叶片泵有哪几种工况调节法？各有何优缺点？18．什么是车削调节法？它的理论根据是什么？适用于哪些叶片泵？使用时需注意哪些事项？19．什么是车削抛物线？它在车削计算中有何用处？20．什么是变速调节法？它的理论根据是什么？适用于哪些叶片泵？使用时需注意哪些问题？21．如果说，在学本课程前，你对着一台离心泵的铭牌，可以直接说出它能打多少水，扬程是多高。

泵与泵站第五版答案

泵与泵站第五版答案【篇一：泵与泵站(第五版)课后答案_第二章】1】．（1）已知，出水水箱内绝对压强p1=3.0atm，进水水箱绝对压强p2=0.8atm以泵轴为0-0线，大气压pa=1atm出水水箱测压管水头：h1??p1?pa??10??3?1??10?20m进水水箱测压管水头：h2??p2?pa??10??0.8?1??10??2m（“-”表示在泵轴以下）hst?h1?h2?20?(?2)?22m【2】．解答：如图（a），hss(a)?3m据题意：hss(b)?hss(c)?hss(a)?3m 以泵轴为基准面（1）b水泵位置水头：zb?hab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?zb?h?ha???5?m b水泵hss(b)?0?h测?0??ha?5??5?ha?3m 解得：ha?2m（2）c水泵位置水头：zc??5m（在泵轴以下）c水泵吸水池测压管水柱高度：h??pc?1??10?10pc?10c水泵吸水池测压管水头：h测?zc?h??5?10pc?10?10pc?15(m)c水泵hss(c)?0?h测?0??10pc?15??15?10pc?3mh 解得：pc?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：吸水管沿程水头损失系数i1?5.7‰ 压水管沿程水头损失系数i1?11.6‰ （2）泵的吸水地形高度：hss?h2??2m （3）泵的压水地形高度：hsd?h1?20mv12?z真空表读数：hv?hsd??hs? （见p24，公式2-30） ?2g2真空表安装在泵轴处，?z?0 2v12则：hv?hss??hs?2g计算水泵的吸水管流速：v1?qq0.16???1.27m/s a1?ds23.14?0.42)()(44泵吸水地形高度：hss?35?32?3m吸水管水头损失：?hs?i1?l1?1?0.0057?30?1?1.17m1.272?4.25mh2o 则：真空表读数hv?3?1.171?2?9.8∵1atm?10mh2o?760mmhg则：4.25mh2o?4.25?76?323mmhg% 真空度=pa?pv10mh2o?4.25mh2o?100%??100%?57.5% pa10mh2o（2）泵的静扬程：hst??74.5?32???2?1??10?52.5m压水管水头损失：?hd?i2?l2?1?0.0116?200?1?3.32m 管道总水头损失：?h??hs??hd?1.17?3.32?4.49m 总扬程：h?hst??h?52.5?4.49?56.99m（3）轴功率：n??gqh1000?9.8?0.16?56.99??127.66kw1000?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：2v0pp0-0断面：e0?z0??0?0?0?a2g?g?gv12pv12p?z11-1断面：e1?z1???(hss?)??12g?g22g?g22v2p2v2p?z2-2断面：e2?z2???(hss?)??22g?g22g?g22v3p3v3p??hst??a 3-3断面：e3?z3?2g?g2g?g吸水管水头损失：pa?p?z?v12?1?hs?e0?e1???hss????hv?g2?2g??z?v12?得：hv??hs??hss? ??2?2g??z?v12???hss???2?2g?压水管水头损失：2222p2?pa??v3?v3?z?v2?z?v2??hd?e2?e3???hss????hst?hd??hss????hst?g2?2g2?2g??22?v3?z?v2?得：hd??hd??hss??hst ??2?2g?∵泵装置总扬程h?hv?hd22?v3?z?v12?z?v2??则：h?hv?hd??hs??hss???hd??hss????hst ??2?2g2?2g??22v3v12?v2???hs??hd???z???hst（总水头损失?h??hs??hd）2g2g??h?hst22?v12?v2?v3? ?????z??2g?2g?2v12?v2?0；忽略流速差，即v1?v2，2g压力表和真空表沿泵轴安装，即?z?0 则最后：h?hst2v3??h?2g【5】．解答：泵的基本方程式：ht?叶轮出口牵连速度：u2?u112c2u?u2?2(u2?c2rctg?)?(u2?u2c2rctg?2) gggn?d21450?3.14?0.28??21.25（m/s）6060叶轮出口面积：f2??d2?b2?3.14?0.28?0.04?0.035 （m2）径向流速：c2r?qtq?t?28.57q（ tm/s）f20.035代入基本方程式，得理论特性曲线： ht?1(21.252?21.25?28.57qt?ctg30?)?46.08?107.04qt 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。

泵与泵站第二讲

`
四、基本方程式的修正
1、假定条件中认为液体是恒定流。水泵启动，关闭阶段不是恒定流，正常运转时，基本是恒定流。 2、叶槽中的水流不是均匀一致的，与假定不同，叶槽迎水面压力大，流速小；叶槽背水面压力小，流速大。修正： HT ′ HT = 1+ P
P—修正系数；由实验定。 `
3、非理想流体：有粘性，有冲击，有紊动，有摩擦。及气蚀余量（HSV）： HS—水泵在标准状态下（水温200C；水表面为一个标准大气压。）运转时，水泵所允许的最大吸上真空高度（mH2O）。它反映了水泵的吸水性能。 HSV—指水泵吸口处，单位重量液体所具有的超过饱和蒸汽压力的富裕压能。单位： mH2O 有时用H来表示。常用于轴流泵；锅炉给水泵；渣浆泵等。
`
1，水流质点在叶槽中以W速度沿叶片流动。是对动坐标的相对运动。 2，水流质点随叶轮以角速度ω做圆周运动。线速度: u=Rω，是对静坐标的速度,又称为牵连速度。 3，合成速度： C （平行四边形法则，或三角形法则）图中：C1与u1和C2与u2 的夹角为α1；α2。 W1与u1 ；W2与u2 的反向延长线的夹角，β1β2称为进水角和出水角。水泵设计中 β1β2均小于900，叶片与旋转方向呈后弯式。这种设计的特点：流槽平缓，弯度小，水力损失小，有利提高泵的效率。 β2一般在200—300之间。 `
∴
HT
u 2C 2 u = g
欧拉方程
C2u——叶轮外缘扭捲速度。
`
2、比能的增值（扬程HT）与u2的关系： u 2C 2 u HT = g
nπD2 Q u2 = g
∴ n ↗和D2 ↗⇒HT ↗
`
3.方程式中没有了ρ。HT与ρ理论上无关。(基本方程式在推导过程中，液体的容重ρ并没起作用而被消掉的，因此，该方程可适用于各种理想流体。) 据有一定ρ的液体在一定的转速下，所受到的离心力与液体的质量（也就是密度）有关。但液体受离心力作用而获得扬程，相当于离心力所造成的压强，除以液体的ρg。这样， ρg对扬程的影响就消除了。

泵与泵站第二章课后作业分析解析

（1）用抛物线法求水泵在D2=290mm时的Q-H表达式 1）设Q-H表达式为H=HX-SXQ2; 2）根据P60图2-49的12sh-19型离心泵在D2=290mm时的曲线确定A（180，22.5）及B（240，15.5）两点; 3）列方程组求解HX和SX
可得在D2=290mm时的Q-H表达式为 H=Hx-SxQ2 （2）根据条件可知管道系统的特性方程为 H=14+225Q2 （3）1、2式联立求解夏季的工况点(Q夏,H夏) （4）求冬季的工况点A （1）（2）
HA=？
HSS(c)=Z轴-[Z吸+(P吸-Pa)×10]=0-[-5+(Pc-1)×10] =3m Pc=？
15.在产品试制中，一台模型泵的尺寸为实际泵的1/4，
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Qm=11L/s，扬程Hm=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。（925.8L/s, 22.1m）
解：利用相似定律求解
D 4 4 Dm 1 Q n 3 Qm nm n 3 Q Qm ? nm
H 2 n Hm n m
2
2
16.清理仓库时，找出一台旧的BA型泵，从其模糊的铭牌上
n H Hm n ? m
3 4
100.7r/ min
（2）查54页图2-42、2-43、2-44并确定ns=100r/min所对应的相对性能曲线Q-H、Q-N、Q- ；（3）在相对性能曲线上取点，并按下式计算相应的坐标值，绘制相应的Q-H、Q-N、Q-η曲线。
Q Q0Q
H H0H

《泵和泵站》第二章课后习题答案解析

（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，则其压力表读数不变，泵的压力表读数：，和密度成正比，当时，则变为原来的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：
高位水池的测压管内液柱高度：
静扬程：
【7】．解答：测压管水头：
——位置水头
——测压管内水柱高度（压强水头）
管道水头损失：（计算段前后测压管水头差）=
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。
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 =2.5m是水泵在标准状态下（即水温20℃，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，即，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，，当时，才能保证不产生气蚀，此时。
【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。两种情况，静扬程一样，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：静扬程增加，则总扬程增加。其管道特性曲线变化如图。
压水管沿程水头损失系数 ‰
真空表读数：（见P24，公式2-30）
真空表安装在泵轴处，

泵和泵站第二章叶片式水泵1

⑴填料密封
压盖填料型填料盒
1轴封套；2填料（盘根）；3水封管；4水封环；5压盖（格兰）
(2)机械密封
DY101型系列机械密封
112型系列机械密封
平衡型机械密封：密封介质作用于动环上有效面积小于动、静环接触面，可用于高压非平衡型机械密封：密封介质作用于动环上有效面积大于或等于动、静环接触面
e a
P
b
P
6
1
P
2
g
P
d
m ( C c o s RC c o s R ) M 2 2 2 1 1 1 d t
动量矩定理：单位时间里控制面内恒定总流的动量矩变化(流出液体的动量矩与流入液体的动量矩之矢量差)等于作用于该控制面内所有液体质点的外力矩之和。
P
3
f b
P
静压能。
3)泵壳顶上设有充水和放气的螺孔，以便在泵起动前用来充水及排走泵壳内的空气。在泵壳的底部设有放水螺孔，以便在泵停车检修时用来放空积水
4、泵座： 1）泵座上有与底板或基础固定用的法兰孔。 2）泵壳顶上设有充水和放气的螺孔，以便在泵起动前充水及排走泵壳内的空气。
3）在泵吸水和压水锥管的法兰上，开设有安装真空表和压力表
泵用机械密封主要泄漏点：（l）轴套与轴间的密封；（2）动环与轴套间的密封；（3）动、静环间密封；（4）对静环与静环座间的密封；（5）密封端盖与泵体间的密封。
6、减漏环(承磨环)
为什么要装减漏环？（减漏环作用）减漏环位置：叶轮吸入口的外圆与泵壳内壁的接缝处
（a）单环型；（b）双环型；（c）双环迷宫型 1、泵壳；2、镶在泵壳上的减漏环；3、叶轮；4、镶在叶轮上的减漏环
单级单吸卧式离心泵

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g
pa p1
g
Hd
Hv
Hd称为压力水柱高， Hv称为真空水柱高，水泵扬程等于压力水柱与真空水柱之和。
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泵与泵站第2章
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例如：水泵出口的压力表读数为0.02MPa，进口的真空表读数为0.001MPa。求此时水泵的扬程H。
解：
p2 pa 0.02106 Pa
pa p1 0.001106 Pa
HT
u2C2u g
为提高水泵扬程，通常的出口工作角2
=6º~15º
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泵与泵站第2章
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水泵的实际扬程
水泵的实际扬程H小于理论扬程HT 。原因是：
叶槽内的水流除了沿叶槽方向运动外，还有反旋流动，耗散了能量。
近、出口断面速度分布不均匀。流动有水头损失。
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泵与泵站第2章
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泵与泵站第2章
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泵与泵站第2章
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叶片的形式：封闭式、半封闭式、开放式
工作原理：叶片旋转时，叶槽内的水体受到离心力的作用，蜗壳内的水体压强增大，水被送往高处。
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泵与泵站第2章
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2.2离心泵的主要零件
１．叶轮单吸式叶轮、双吸式叶轮封闭式叶轮、半开式叶轮、敞开式叶轮
圆周径向 C1r=C1sin 1 =w1sin 1 流量 Q1=b 1s1C1r= b 1s1w1sin 1 = F1 w1sin 1 余弦定理： w12=u12+C12-2u1C1cos 1
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泵与泵站第2章
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C=u+w 出口：
圆周切向 C2u=C2cos 2 =u2-w2cos 2 圆周径向 C2r=C2sin 2 =w2sin 2 流量 Q2=b2s2C2r= b2s2w2sin 2 = F2 w2sin 2 余弦定理：
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泵与泵站第2章
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动量矩方程
水体受到的外力：压力、重力。外力对转轴的矩： M
流出叶槽的动量（矢量）： Q2C2
流出叶槽的动量对转轴的矩：
Q2 C2cos2 R 2
同理，流入叶槽的动量对转轴的矩：
Q1C1cos1 R1
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２．泵轴：带动叶轮转动的轴。
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2.4 离心泵基本方程
水流速度：
牵连速度 u= r
相对速度 w 绝对速度 C=u+w 工作角: 安装角:
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速合成定理
C=u+w 进口：
圆周切向 C1u=C1cos 1 =u1-w1cos 1
第二章叶片式水泵
流体力学公式
动量方程： F Q(V2 V1)
作用在水体上的外力等于流出水体的动量减去流入水体的动量
动量矩方程：作用在水体上的外力对于某轴的矩等于流出水体的动量对该轴的矩减去流入水体的动量对该轴的矩。
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泵与泵站第2章
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速度合成定理：绝对速度C等于牵连速度u与相对速度w的矢量和
NT = gQ HT
则有
HT
NT
gQ
1 g
(u2C2u
u1C1u )
HT 称为水泵的（理论）扬程。
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泵与泵站第2章
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水泵的扬程
在水泵设计时，使C1u =0，即C1与圆周垂直。
并由C1u=C1cos 1 =u1-w1cos 1 = 0确定叶片的进口安装角1 。
水泵的扬程表达式为：
C uw
例：河的水流速度为u，小船以相对速度w向对岸行驶：
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泵与泵站第2章
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2.1 离心泵工作原理与基本构造
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泵与泵站第2章
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叶轮：两个圆板夹着叶片。叶片是若干条弯曲的筋条。
叶轮旋转时，水流的运动路线为：水池-管口-吸水管-叶轮吸水口-叶槽-蜗壳-压水管
叶轮给水体的功率（理论功率）：
NT=M= Q(C2cos2 R 2 - C1cos1 R1 )
记绝对速度的切向分量Cu= Ccos
记牵连速度 u= R 则： NT= Q(u 2 C2u- u1C1u )
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水泵的扬程
设单位重量水体获得的功率为HT ，即：
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2.5 离心泵装置的总扬程
离心泵装置是指离心泵加上管道系统。 1. 扬程与水泵进、出口参数的关系对于水泵进口和出口断面应伯努利方程：
z1
p1
g
v12 2g
Hm
z2
p2
g
v22 2g
hw12
Hm
(z2
p2
g
v22 ) 2g
(z1
p1
g
v12 ) 2g
hw12
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泵与泵站第2章
H p2 p1 p2 pa pa p1 2.143m
g
g
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2. 扬程与管道水头损失的关系对断面0-0和3-3应用伯努利方程：
z0
pa
g
v02 2g
H
z3
pa
g
v32 2g
hw
H z3 z0 hw H ST hw
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泵与泵站第2章
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位置水头差、速度水头差远小于压强水头差，如果不计损失，则水泵扬程近似地等于水泵出口、进口的压强水头差：
H p2 p1
g
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水泵的进口真空表和出口压力表
用压力表测量出口的相对压强p-pa。用真空表测量进口的真空压强pa-p。
H
p2 p1
g
p2 pa
w22=u22+C22-2u2C2cos 2
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泵与泵站第2章
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动量矩方程
研究一个叶槽内的水体的动量矩方程。
作用在叶槽水体的外力对转轴的矩=流出水体的动量对转轴的矩-流入水体的动量对转轴的矩。
对单个叶槽，设弧长 s，厚度b，断面
积 F=bs。牵连速度u= R，相对速
度w，绝对速度C。工作角，安装角。
动量矩方程
一个叶槽的动量矩方程：
M= Q2 C2cos2 R 2 - Q1C1cos1 R1
由于 Q1= Q2 因此
M= Q(C2cos2 R 2 - C1cos1 R1 )
对所有的叶槽： M M
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动量矩方程
M= Q(C2cos2 R 2 - C1cos1 R1 )
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例 2-1 水泵抽水，已知：流量Q=120 l长d/1s==度00.l.321=52m3m030，/ms，压，吸水采水管用管直铸长径铁度d管2=l1，0=.23吸00mm水，，管吸压直水水径井管水面标高58.00m，泵轴线标高60.00m，水厂混合池水面标高90.00M。