水力学与水泵复习题(含标准答案)

水力学与水泵复习题1、绝对压强、相对压强、真空压强的定义及它们之间的关系。

1.1以设想完全没有大气存在的绝对真空为零计量的压强称为绝对压强p‘；1.2以当地大气压作为零点计量的压强是相对压强p ，若当地大气压强用绝对压强表示为pa ，则相对压强与绝对压强的关系为：p= p ＇- pa当液面与大气相连通时，根据相对压强的定义，液面压强可表示为：p0 = 0 静止液体中某点的相对压强为：p=γh1.3 当液体中某点的绝对压强小于当地大气压强，该点的相对压强为负值，则称该点存在真空。

负压的绝对值称为真空压强： 2、掌握水泵的分类？掌握离心泵的工作原理及工作过程。

2.1 水泵按其作用原理可分为以下三类：(1)叶片式水泵：它对液体的压送是靠装有叶片的叶轮高速旋转而完成的。

属于这一类的有离心泵、轴流泵、混流泵。

以叶片式水泵结构简单，维修方便，在实际应用中最为广泛。

叶片式水泵中：离心泵的特点小流量、高扬程。

轴流泵的特点大流量、低扬程。

混流泵的特点界于离心泵和轴流泵之间。

(2)容积式水泵：它对液体的压送是靠泵体工作室容积的改变来完成的。

容积式泵分为往复式和回转式二大类(3)其它类型水泵：这类泵是指除叶片式水泵和容积式水泵以外的特殊泵。

属于这一类螺旋泵、射流泵、水锤泵、水轮泵以及气升泵。

2.2 离心泵的工作原理离心泵在启动之前，应先用水灌满泵壳和吸 水管道，然后，驱动电机，使叶轮和水作高速旋转运动，此时，水受到离心力作用被甩出叶轮，经蜗形泵壳中的流道而流入水泵的压水管道，由压水管道而输入管网中去。

在这同时，水泵叶轮中心处由于水被甩出而形成真空，吸水池中的水便在大气压力作用下，沿吸水管而源源不断地流入叶轮吸水口，又受到高速转动叶轮的作用，被甩出叶轮而输入压水管道。

这样，就形成了离心泵的连续输水 。

3、离心泵主要零部件中的叶轮类型、轴封装置、减漏环的作用，设置位置。

3.1 叶轮叶轮一般可分为单吸式叶轮与双吸式叶轮两种叶轮按其盖板情况分封闭式叶轮（单吸和双吸属这种）、敞开式叶轮和半开式叶轮3种形式.3.2 轴封装置：泵轴与泵壳间，有填料密封和机械密封填料密封(压盖填料型填料盒)包括5部分：轴封套；填料；水封管；水封环；压盖 填料：阻水或阻气的密封作用，用压盖来压紧，压得太松达不到效果，压得太紧机械磨损大，消耗功率大；一般以水封管内水能通过填料缝隙呈滴状渗出为宜。

3.3 减漏环(承磨环)：叶轮吸入口的外圆与泵壳内壁的接缝处'p p p a v -=4 掌握离心泵的主要性能参数的意义及计算公式，水泵铭牌上各参数的意义。

（1）．流量Q ：定义：水泵在单位时间内所输送的液体数量 单位：m3/h ，m3/s ，l/s 等。

与叶轮结构、尺寸和转速有关。

（2）．扬程H ：定义：单位重量液体通过水泵后所获得的能量，又叫总扬程或总水头。

与Q 、叶轮结构、尺寸和n 有关。

单位：m （3）．轴功率N定义：原动机或电动机传给水泵泵轴上的功率。

单位：千瓦或马力 （4）．效率η定义：水泵的有效功率与轴功率的比值。

η<100%——容积损失，水力损失，机械损失。

NN u=η 水泵有效功率Nu 定义：单位时间内流过水泵的液体从水泵那得到的能量叫有效功率。

(W) QH g N u ρ=ρ----液体密度（3/m kg ）；g----重力加速度(2/s m )；Q----流量(s m /3)；H----扬程（m ）。

水泵运行电耗值计算：)(1000QHW 21h kW t g ⋅⋅=ηηρ（5）．转速n定义：水泵叶轮转动速度，每分钟转动次数 单位：r/min （1000~3000rpm ；2900rpm 常见） （6）．允许吸上真空高度Hs 和汽蚀余量Hsv● Hs ：指水泵在标准状况下运转时，水泵所允许的最大的吸上真空高度，mH2O 。

反应离心泵吸水性能。

● Hsv ：指水泵入口处，单位重量液体所具有的超过饱和蒸气压力的富裕能量。

反应轴流泵，锅炉泵的吸水性能。

(7) 水泵名牌上数值的意义表示水泵在设计流速下运转，效率最高时的流量，扬程，轴功率即允许吸上真空高度或汽蚀余量值。

反应的是水泵效率最高点的各参数值。

是该水泵设计工况下的参数值。

实例见课本16页）5 掌握离心泵的工作扬程与设计扬程的计算方法和计算公式，公式中各个参数的意义是什么Hss, Hsd, Hv, Hd, Hst 等。

水泵的总扬程基本计算方法：（ST H 、Hss 和Hsd 的定义）（1）进出口压力表表示（校核）H= Hd+HvHd ：以水柱高度表示的压力表读数（m ） Hv ：以水柱高度表示的真空表读数（m ） 因此，可以把正在运行中的水泵装置的真空表和压力表的读数相加，就可得该水泵的工作扬程。

（2）用扬升液体高度和水头损失表示（设计扬程） H=ST H +Σh 也即：ST H =Hss+Hsd ；ST H ：水泵的静扬程（mH2O ），即高位水池与吸水池测压管自由水面之间的高差值； Σh ：水泵装置管路中水头损失之总和（mH2O ） 其中，ST H =Hss+Hsd ；Hss ——水泵的吸水地形高度，即泵轴与敞开的吸水池自由水面之间的高差值；或泵轴与封闭的吸水池测压管自由水面高差值；也称安装高度，当水面测压管高度低于泵轴时，泵为抽吸式工作情况，高于泵轴为自灌式。

Hsd ——水泵的压水地形高度，即高位水池测压管自由水面与泵轴之间高差值。

6 离心泵特性曲线中涉及到的问题：为什么离心泵要闭闸启动；为什么离心泵空载运行时间过长；水泵Q ～H 曲线中高效段范围；当重度和粘度发生变化时，特性曲线如何变化？实测特性曲线讨论（重点）（一）离心泵与风机性能曲线讨论 （1）Q~H 曲线中掌握：特性曲线的特点：下倾的抛物线型（Q ～H 曲线是下降的曲线，即随流量Q 的增大，扬程H 逐渐减少；）水泵高效段范围：在效率最高点左右大约10％范围内；泵与风机在此区域内工作最经济。

给定的流量下，均有一个与之对应的扬程H 或全压p ，功率N 及效率η值，这一组参数，称为一个工况点。

最高效率所对应的工况点，称最佳工况点，它是泵与风机运行最经济的一个工况点。

（2）Q ～N 曲线中掌握：曲线特点：离心泵的功率曲线是一上升的曲线，即功率随流量的增加而增加。

当流量为零时，其轴功率最小，约为额定功率的 30 ％左右。

当液体密度发生变化，Q~N 曲线发生变化。

为什么水泵空载运行时间不能过长？流量Q=0时，相应轴功率并不等于0。

这时，空载功率主要消耗在机械损失上，如旋转的叶轮与流体的摩擦，使水温迅速升高，会导致泵壳变形、轴弯曲以致汽化，因此，为防止汽化，一般不允许在空转状态下运行或不能空载运行时间太长。

（通常1~5min ）闭闸启动的概念和原因： 泵启动前，压水管上闸阀是全闭的，待电动机运转正常后，压力表读数达到预定数值时，在逐步打开闸阀，使泵正常运行。

在空转状态时，轴功率(空载功率)最小，一般为设计轴功率的30％左右，为避免启动电流过大，原动机过载，所以离心式的泵与风机要在阀门全关的状态下启动，待运转正常后，再开大出口管路上的调节阀门，使泵与风机投入正常的运行。

（3）当液体重度发生变化，Q~N 曲线发生变化，其它曲线基本无变；当液体粘度发生变化，泵内部的能量损失愈大，H 和Q 减小，效率下降，而轴功率N 增大，也即特性曲线发生改变。

7 掌握设计工况点、瞬时工况点定义。

离心泵定速工作时求工况点的方法：要掌握图解法作图步骤；数解法求解过程（计算题）。

7.1 瞬时工况点：我们把这些值在Q ～H 曲线、Q —N 曲线、以及Q 一η曲线上的具体位置，即水泵运行时实际的出水流量、扬程、轴功率、效率及吸上真空高度等称为该水泵装置的瞬时工况点或称水泵实际工作点，它表示了该水泵在此瞬时的实际工作能力 。

水泵设计工作点：水泵在最高效率点运行时的流量、扬程、轴功率及吸上真空高度等称水泵设计工作点。

7.2离心泵装置工况点的确定 方法：图解法和数解法。

图解法：1、直接法；2、折引法 1、直接法步骤（1）绘水泵性能曲线Q ～H ； （2）绘管道系统特性曲线Q ～H ；（3）两曲线相交点M 称为水泵装置工况点(工作点），此时，M 点对应横坐标QA 和纵坐标HA 分别为水泵装置的出水量和扬程。

2、折引法步骤：（1）先在沿Q 坐标轴下画出管道损失特性曲线Q ～∑h 在水泵特性曲线Q ～H 上减去相应流量下的，得到（Q ～H ）‘曲线 （2）（Q ～H ）‘为折引特性曲线，沿水塔作一水平线与（Q ～H ）曲线交于点M’ C.由M‘向上作垂线引申与（Q ～H ）交于M 点，则M 点纵坐标为水泵的工作扬程。

数解法（课本39页）（参考计算实例，课本和课件(2.8~2.9）上有）计算题原理：拟合Q-H 曲线，与管道系统特性曲线联立求解工况点。

)(Q f H =2SQH H ST +=步骤如下：（1）根据水厂样本提供的高效段（Q~H）曲线，设方程为:（2）在曲线上任意取两点（Q1，H1）、（Q2，H2），则有（3）离心泵工况点：Hx——水泵在Q=0时所产生的虚总扬程(MPa)；Sx——泵体内虚阻耗系数;8离心泵装置工况点变化后常用的人为调节方法有哪几种？其调节的原理是什么？进行调节后，Q，H，N变化趋势？水泵的工况点调节方法(Q，H，N变化趋势据图分析)（1）自动调节（2）变速调节1）定义：改变水泵的转速，可以使水泵的性能曲线改变，达到调节水泵工作点的目的。

2）调节过程H1/H2=（Q1/Q2）2 H=KQ23）实现方法：采用可变电动机或可变速传动设备。

（3）变径调节（车削调节）1）定义：用车削的方法将水泵的外径车小，达到改变水泵性能曲线和扩大使用范围的目的，称为变径调节。

2）调节过程Ha/H =（Qa/Q）2 H=KQ23）实现方法：通过车削外径（4）变角调节定义：用改变叶轮的叶片安装角度，使水泵性能曲线改变的方法，称为水泵工况的变角调节。

（5）闸阀调节∑∑+=+-=2;SQHHSSHHQSTXSTX21X1X212221X QSHHQQHHS+=--=2XX QSHH-=通过改变闸阀的开启度，调节流量，使管道系统特性曲线发生变化，工况点向左移动。

利用消耗多余的能量的方法满足工况点的要求。

优点：调节流量，简便易行，可连续变化缺点：关小阀门时增大了流动阻力，额外消耗了部分能量，经济上不够合理。

9 离心泵调速，变径调节中要掌握：相似定律、比例律，切削律公式；根据书上例题及课堂上的练习题，掌握遇到两类问题的图解法步骤，数解法计算过程。

（1）相似律公式 9.1第一相似律——确定两台在相似工况下运行水泵的流量之间的关系。

9.2 第二相似律——确定两台在相似工况下运行水泵的扬程之间的关系。

9.3 第三相似律——确定两台在相似工况下运行水泵的轴功率之间的关系。