泵和風機何川主編第四版課后習題+思考題全7章答案解析

./緒論思考題在火力發(fā)電廠中有那些主要的泵與風機？其各自的作用是什么？答：給水泵：向鍋爐連續(xù)供給具有一定壓力和溫度的給水。循環(huán)水泵：從冷卻水源取水后向汽輪機凝汽器、冷油器、發(fā)電機的空氣冷卻器供給冷卻水。凝結水泵：抽出汽輪機凝汽器中的凝結水,經低壓加熱器將水送往除氧器。疏水泵：排送熱力系統中各處疏水。補給水泵：補充管路系統的汽水損失?；以茫簩㈠仩t燃燒后排出的灰渣與水的混合物輸送到貯灰場。送風機：向鍋爐爐膛輸送燃料燃燒所必需的空氣量。引風機：把燃料燃燒后所生成的煙氣從鍋爐中抽出,并排入大氣。泵與風機可分為哪幾大類？發(fā)電廠主要采用哪種型式的泵與風機？為什么？答：泵按產生壓力的大小分：低壓泵、中壓泵、高壓泵風機按產生全壓得大小分：通風機、鼓風機、壓氣機泵按工作原理分：葉片式：離心泵、軸流泵、斜流泵、旋渦泵容積式：往復泵、回轉泵其他類型：真空泵、噴射泵、水錘泵風機按工作原理分：葉片式：離心式風機、軸流式風機容積式：往復式風機、回轉式風機發(fā)電廠主要采用葉片式泵與風機。其中離心式泵與風機性能范圍廣、效率高、體積小、重量輕,能與高速原動機直聯,所以應用最廣泛。軸流式泵與風機與離心式相比,其流量大、壓力小。故一般用于大流量低揚程的場合。目前,大容量機組多作為循環(huán)水泵及引送風機。泵與風機有哪些主要的性能參數？銘牌上標出的是指哪個工況下的參數？答：泵與風機的主要性能參數有：流量、揚程〔全壓、功率、轉速、效率和汽蝕余量。在銘牌上標出的是：額定工況下的各參數水泵的揚程和風機的全壓二者有何區(qū)別和聯系？答：單位重量液體通過泵時所獲得的能量增加值稱為揚程；單位體積的氣體通過風機時所獲得的能量增加值稱為全壓聯系：二者都反映了能量的增加值。區(qū)別：揚程是針對液體而言,以液柱高度表示能量,單位是m。全壓是針對氣體而言,以壓力的形式表示能量,單位是Pa。離心式泵與風機有哪些主要部件？各有何作用？答：離心泵葉輪：將原動機的機械能傳遞給流體,使流體獲得壓力能和動能。吸入室：以最小的阻力損失引導液體平穩(wěn)的進入葉輪,并使葉輪進口處的液體流速分布均勻。壓出室：收集從葉輪流出的高速流體,然后以最小的阻力損失引入壓水管或次級葉輪進口,同時還將液體的部分動能轉變?yōu)閴毫δ?。導葉：匯集前一級葉輪流出的液體,并在損失最小的條件下引入次級葉輪的進口或壓出室,同時在導葉內把部分動能轉化為壓力能。密封裝置：密封環(huán)：防止高壓流體通過葉輪進口與泵殼之間的間隙泄露至吸入口。軸端密封：防止高壓流體從泵內通過轉動部件與靜止部件之間的間隙泄漏到泵外。離心風機葉輪：將原動機的機械能傳遞給流體,使流體獲得壓力能和動能蝸殼：匯集從葉輪流出的氣體并引向風機的出口,同時將氣體的部分動能轉化為壓力能。集流器：以最小的阻力損失引導氣流均勻的充滿葉輪入口。進氣箱：改善氣流的進氣條件,減少氣流分布不均而引起的阻力損失。軸流式泵與風機有哪些主要部件？各有何作用？答：葉輪：把原動機的機械能轉化為流體的壓力能和動能的主要部件。導葉：使通過葉輪的前后的流體具有一定的流動方向,并使其阻力損失最小。吸入室〔泵：以最小的阻力損失引導液體平穩(wěn)的進入葉輪,并使葉輪進口處的液體流速分布均勻。集流器〔風機：以最小的阻力損失引導氣流均勻的充滿葉輪入口。擴壓筒：將后導葉流出氣流的動能轉化為壓力能。軸端密封的方式有幾種？各有何特點？用在哪種場合？答：填料密封：結構簡單,工作可靠,但使用壽命短,廣泛應用于中低壓水泵上。機械密封：使用壽命長,密封效果好,摩擦耗功小,但其結構復雜,制造精度與安裝技術要求高,造價貴。適用于高溫高壓泵。浮動環(huán)密封：相對與機械密封結構較簡單,運行可靠,密封效果好,多用于高溫高壓鍋爐給水泵上。目前火力發(fā)電廠對大容量、高參數機組的引、送風機一般都采用軸流式風機,循環(huán)水泵也越來越多采用斜流式〔混流式泵,為什么？答：軸流式泵與風機與離心式相比,其流量大、壓力小。故一般用于大容量低揚程的場合。因此,目前大容量機組的引、送風機一般都采用軸流式風機。斜流式又稱混流式,是介于軸流式和離心式之間的一種葉片泵,斜流泵部分利用了離心力,部分利用了升力,在兩種力的共同作用下,輸送流體,并提高其壓力,流體軸向進入葉輪后,沿圓錐面方向流出。可作為大容量機組的循環(huán)水泵。試簡述活塞泵、齒輪泵及真空泵、噴射泵的作用原理？答：活塞泵：利用工作容積周期性的改變來輸送液體,并提高其壓力。齒輪泵：利用一對或幾個特殊形狀的回轉體如齒輪、螺桿或其他形狀的轉子。在殼體內作旋轉運動來輸送流體并提高其壓力。噴射泵：利用高速射流的抽吸作用來輸送流體。真空泵：利用葉輪旋轉產生的真空來輸送流體。第一章思考題試簡述離心式與軸流式泵與風機的工作原理。答：離心式：葉輪高速旋轉時產生的離心力使流體獲得能量,即流體通過葉輪后,壓能和動能都得到提高,從而能夠被輸送到高處或遠處。流體沿軸向流入葉輪并沿徑向流出。軸流式：利用旋轉葉輪、葉片對流體作用的升力來輸送流體,并提高其壓力。流體沿軸向流入葉輪并沿軸向流出。流體在旋轉的葉輪內是如何運動的？各用什么速度表示？其速度矢量可組成怎樣的圖形？答：當葉輪旋轉時,葉輪中某一流體質點將隨葉輪一起做旋轉運動。同時該質點在離心力的作用下,又沿葉輪流道向外緣流出。因此,流體在葉輪中的運動是一種復合運動。葉輪帶動流體的旋轉運動,稱牽連運動,其速度用圓周速度u表示；流體相對于葉輪的運動稱相對運動,其速度用相對速度w表示；流體相對于靜止機殼的運動稱絕對運動,其速度用絕對速度v表示。以上三個速度矢量組成的矢量圖,稱為速度三角形。當流量大于或小于設計流量時,葉輪進、出口速度三角形怎樣變化？答：進口速度三角形的變化：當流量小于設計流量時：軸面速度＜,＜90°,＜?！踩鐖Da當流量大于設計流量時：軸面速度＞,＞90°,＞?！踩鐖Db出口速度三角形小于設計流量大于設計流量離心式泵與風機當實際流量在有限葉片葉輪中流動時,對揚程〔全壓有何影響？如何修正？答：在有限葉片葉輪流道中,由于流體慣性出現了軸向渦流,使葉輪出口處流體的相對速度產生滑移,導致揚程<全壓>下降。一般采用環(huán)流系數k或滑移系數σ來修正。為了提高流體從葉輪獲得的能量,一般有哪幾種方法？最常采用哪種方法？為什么？答：1徑向進入,即；2提高轉速；3加大葉輪外徑；4增大葉片出口安裝角。提高轉速最有利,因為加大葉輪外徑將使損失增加,降低泵的效率；提高轉速則受汽蝕的限制,對風機則受噪聲的限制。增大葉片出口安裝角將使動能頭顯著增加,降低泵與風機的效率。比較之下,用提高轉速來提高理論能頭,仍是當前普遍采用的主要方法。泵與風機的能量方程式有哪幾種形式？并分析影響理論揚程〔全壓的因素有哪些？答：泵：=風機：因素：轉速；葉輪外徑；密度〔影響全壓、葉片出口安裝角；進口絕對速度角。離心式泵與風機有哪幾種葉片形式？各對性能有何影響？為什么離心泵均采用后彎式葉片？答：后彎式、徑向式、前彎式后彎式：＜90°時,cot為正值,越小,cot越大,則越小。即隨不斷減小,亦不斷下降。當減小到等于最小角時,。徑向式：=90°時,cot=0,=。。前彎式：＞90°時,cot為負值,越大,cot越小,則越大即隨不斷增大,亦不斷增大。當增加到等于最大角時,。以上分析表明,隨葉片出口安裝角的增加,流體從葉輪獲得的能量越大。因此,前彎式葉片所產生的揚程最大,徑向式葉片次之,后彎式葉片最小。當三種不同的葉片在進、出口流道面積相等,葉片進口幾何角相等時,后彎式葉片流道較長,彎曲度較小,且流體在葉輪出口絕對速度小。因此,當流體流經葉輪及轉能裝置<導葉或蝸殼>時,能量損失小,效率高,噪聲低。但后彎式葉片產生的總揚程較低,所以在產生相同的揚程<風壓>時,需要較大的葉輪外徑或較高的轉速。為了高效率的要求,離心泵均采用后彎式葉片,通常為20°～30°。8.軸流葉輪進、出口速度三角形如何繪制？、如何確定？有何意義？答：速度三角形一般只需已知三個條件即可畫出,一般求出圓周速度、軸向速度、圓周分速即可按比例畫出三角形。軸流式和離心式泵與風機速度三角形相比,具有以下特點：一是流面進、出口處的圓周速度相同；二是流面進、出口的軸向速度也相同,即==；==因此,為研究方便起見,可以把葉柵進、出口速度三角形繪在一起。如圖所示。是葉柵前后相對速度和的幾何平均值,其大小和方向由葉柵進、出口速度三角形的幾何關系來確定。=；==意義：由于流體對孤立翼型的繞流,并不影響來流速度的大小和方向,而對葉柵翼型的繞流,則將影響來流速度的大小和方向,所以在繞流葉柵的流動中,取葉柵的前后相對速度和的幾何平均值作為無限遠處的來流速度。9.軸流式泵與風機與離心式相比較,有何性能特點？使用于何種場合？答:軸流式泵與風機的性能特點是流量大,揚程低,比轉數大,流體沿軸向流入、流出葉輪。目前國內外大型電站普遍采用軸流式風機作為鍋爐的送引風機、軸流式水泵作為循環(huán)水泵。10.軸流式泵與風機的揚程〔全壓為什么遠低于離心式？答：因為軸流式泵與風機的能量方程式是：=＋⑴離心式泵與風機的能量方程式是:=＋＋⑵因為⑴式中==故流體在軸流式葉輪中獲得的總能量遠小于離心式。11.軸流式泵與風機的翼型、葉柵的幾何尺寸、形狀對流體獲得的理論揚程〔全壓有何影響？并分析提高其揚程〔全壓的方法？答：泵：風機：增加弦長；增大葉柵中翼型的升力系數；減小柵距；增大；增加升力角均可提高泵與風機的揚程〔全壓。泵與風機〔課后習題答案第一章1-1有一離心式水泵,其葉輪尺寸如下：=35mm,=19mm,=178mm,=381mm,=18°,=20°。設流體徑向流入葉輪,如n=1450r/min,試畫出出口速度三角形,并計算理論流量和在該流量時的無限多葉片的理論揚程。解：由題知：流體徑向流入葉輪∴=90°則：===13.51〔m/s===13.5118°=4.39〔m/s∵==0.1784.390.035=0.086〔/s∴===3.78〔m/s===28.91〔m/s=-ctgctg20°=18.52〔m/s===54.63〔m1-2有一離心式水泵,其葉輪外徑=220mm,轉速n=2980r/min,葉片出口安裝角=45°,出口處的軸面速度=3.6m/s。設流體徑向流入葉輪,試按比例畫出出口速度三角形,并計算無限多葉片葉輪的理論揚程,又若環(huán)流系數K=0.8,流動效率=0.9時,泵的實際揚程H是多少？解：===34.3〔m/s∵=3.6m/s=45°∴==5.09〔m/s畫出出口速度三角形=-ctgctg45°=30.71〔m/s∵=90°===107.5<m>實際揚程H=K=K=0.80.9107.5=77.41<m>1-3有一離心式水泵,葉輪外徑=360mm,出口過流斷面面積=0.023,葉片出口安裝角=30°,流體徑向流入葉輪,求轉速n=1480r/min,流量=86.8L/s時的理論揚程。設環(huán)流系數K=0.82。解：流體徑向流入葉輪=90°===27.88〔m/s===3.64〔m/s=－=27.88－3.64=21.58〔m/s===61.39〔m==0.8261.39=50.34〔m1-4有一葉輪外徑為300mm的離心式風機,當轉速為2890r/min時。無限多葉片葉輪的理論全壓是多少？設葉輪入口氣體沿徑向流入,葉輪出口的相對速度,設為半徑方向?？諝饷芏圈?1.2kg/。解：氣體沿徑向流入=90°又葉輪出口相對速度沿半徑方向=90°===46.79〔m/s由圖知==46.79m/s∴==1.246.7946.79=2626.7〔Pa1-5有一離心式風機,轉速n=1500r/min,葉輪外徑=600mm,內徑=480mm,葉片進、出口處空氣的相對速度為=25m/s及=22m/s,它們與相應的圓周速度的夾角分別為=60°,=120°,空氣密度=1.2kg/。繪制進口及出口速度三角形,并求無限多葉片葉輪所產生的理論全壓。解：===37.68〔m/s===47.1〔m/s==25=21.65〔m/s==22=19.05〔m/s知、、可得速度三角形〔m/s=-=47.1-22=58.1〔m/s<Pa>1-6有一離心式水泵,在轉速n=1480r/min時,流量=89L/s,揚程H=23m,水以徑向流入葉輪,葉輪內的軸面速度=3.6m/s。內、外徑比/=0.5,葉輪出口寬度=0.12,若不計葉輪內的損失和葉片厚度的影響,并設葉輪進口葉片的寬度=200mm,求葉輪外徑、出口寬度及葉片進、出口安裝角和。解：由=得===0.039<m>=39mm由/=0.5得=2=2390=78<mm>=0.12=9.36mm===3.02〔m/stg===1.192得=50°===6.04〔m/s===38.8〔m/s由==23得=37.31〔m/s〔數據有問題,離心泵出口安裝角應是銳角,即后彎式葉片1-7有一離心式風機,葉輪外徑=600mm,葉輪出口寬度=150mm,葉片出口安裝角=30°,轉速n=1450r/min。設空氣在葉輪進口處無預旋,空氣密度=1.2kg/,試求：〔1當理論流量=10000/h時,葉輪出口的相對速度和絕對速度；〔2葉片無限多時的理論全壓；〔3葉片無限多時的反作用度；〔4環(huán)流系數K和有限葉片理論全壓〔設葉片數z=12解：〔1===45.53〔m/s由=得===9.83〔m/s===19.66〔m/s===30.15〔m/s〔2∵=45.53m/s=9.83m/s∴=ctgctg30°=28.5〔m/s==1.245.5328.5=1557.3〔Pa〔3=1=1=0.687⑷由風機的斯托道拉公式：=0.79∴==0.791557.3=1230.3〔Pa1-8有一軸流式風機,在葉輪半徑380mm處?？諝庖?33.5m/s的速度沿軸向流入葉輪,當轉速n=1450r/min時,其全壓=692.8Pa,空氣密度=1.2kg/,求該半徑處的平均相對速度的大小和方向。解：==〔m/s=33.5〔m/s＝=〔m/s由題知軸向進入,所以。<m/s>m/s1-9有一單級軸流式水泵,轉速n=580r/min,在葉輪直徑700mm處,水以=5.8m/s的速度沿軸向流入葉輪,又以圓周分速=2.3m/s從葉輪流出,試求為多少？設=1°。解：==〔m/s〔m/s由題知軸向進入,所以。<m/s>1-10有一后置導葉型軸流式風機,在外徑=0.47m處,空氣從軸向流入,=30m/s,在轉速n=2000r/min時,圓周分速=5.9m/s,求。設=1°。解：==〔m/s〔m/s由題知軸向進入,所以。<m/s>1-11有一單級軸流式水泵,轉速為375r/min,在直徑為980mm處,水以速度=4.01m/s軸向流入葉輪,在出口以=4.48m/s的速度流出。試求葉輪進出口相對速度的角度變化值〔。解：===19.23〔m/s水軸向流入=0===〔m/s由速度三角形可知：====0.2085得=由===得==1.32°1-12有一單級軸流式風機,轉速n=1450r/min,在半徑為250mm處,空氣沿軸向以24m/s的速度流入葉輪,并在葉輪入口和出口相對速度之間偏轉20°,求此時的理論全壓。空氣密度=1.2kg/。解：==〔m/sPa第二章思考題在泵與風機內有哪幾種機械能損失？試分析損失的原因以及如何減小這些損失。答：〔1機械損失：主要包括軸端密封與軸承的摩擦損失及葉輪前后蓋板外表面與流體之間的圓盤摩擦損失兩部分。軸端密封和軸承的摩擦損失與軸端密封和軸承的結構形式以及輸送流體的密度有關。這項損失的功率約為軸功率的1％—5％,大中型泵多采用機械密封、浮動密封等結構,軸端密封的摩擦損失就更小。圓盤摩擦損失是因為葉輪在殼體內的流體中旋轉,葉輪兩側的流體,由于受離心力的作用,形成回流運動,此時流體和旋轉的葉輪發(fā)生摩擦而產生能量損失。這項損失的功率約為軸功率的2％-10％,是機械損失的主要部分。提高轉速,葉輪外徑可以相應減小,則圓盤摩擦損失增加較小,甚至不增加,從而可提高葉輪機械效率?！?容積損失：泵與風機由于轉動部件與靜止部件之間存在間隙,當葉輪轉動時,在間隙兩側產生壓力差,因而時部分由葉輪獲得能量的流體從高壓側通過間隙向低壓側泄露,這種損失稱容積損失或泄露損失。容積損失主要發(fā)生在葉輪人口與外殼密封環(huán)之間及平衡裝置與外殼之間。如何減?。簽榱藴p少進口的容積損失,一般在進口都裝有密封環(huán)<承磨環(huán)或口環(huán)>,在間隙兩側壓差相同的情況下,如間隙寬度減小,間隙長度增加,或彎曲次數較多,則密封效果較好,容積損失也較小。〔3流動損失：流動損失發(fā)生在吸入室、葉輪流道、導葉與殼體中。流體和各部分流道壁面摩擦會產生摩擦損失；流道斷面變化、轉彎等會使邊界層分離、產生二次流而引起擴散損失；由于工況改變,流量偏離設計流量時,入口流動角與葉片安裝角不一致,會引起沖擊損失。如何減?。簻p小流量可減小摩擦及擴散損失,當流體相對速度沿葉片切線流入,則沒有沖擊損失,總之,流動損失最小的點在設計流量的左邊。為什么圓盤摩擦損失屬于機械損失？答：因為葉輪在殼體內的流體中旋轉,葉輪兩側的流體,由于受離心力的作用,形成回流運動,此時流體和旋轉的葉輪發(fā)生摩擦而產生能量損失。由于這種損失直接損失了泵與風機的軸功率,因此歸屬于機械損失。功率分為哪幾種？它們之間有什么關系？答：常用功率分為原動機功率、軸功率和有效功率===4.離心式葉輪的理論-曲線及-曲線為直線形式,而實驗所得的-及-關系為曲線形式,原因何在？答：對于有限葉片的葉輪,由于軸向渦流的影響使其產生的揚程降低,該葉輪的揚程可用環(huán)流系數進行修正。環(huán)流系數K恒小于1,且基本與流量無關。因此,有限葉片葉輪的—曲線,也是一條向下傾斜的直線,且位于無限多葉片所對應的—曲線下方。如圖中b線所示?？紤]實際流體粘性的影響,還要在曲線上減去因摩擦、擴散和沖擊而損失的揚程。因為摩擦及擴散損失隨流量的平方增加,在減去各流量下因摩擦及擴散而損失的揚程后即得圖中的c線。沖擊損失在設計工況下為零,在偏離設計工況時則按拋物線增加,在對應流量下再從c曲線上減去因沖擊而損失的揚程后即得d線。除此之外,還需考慮容積損失對性能曲線的影響。因此,還需在d線的各點減去相應的泄漏量q,即得到流量與揚程的實際性能曲線,如圖中e線所示。對風機的—曲線分析與泵的—曲線分析相同。5．為什么前彎式葉片的風機容易超載？在對前彎式葉片風機選擇原動機時應注意什么問題？答：前彎式葉輪隨流量的增加,功率急劇上升,原動機容易超載。所以,對前彎式葉輪的風機在選擇原動機時,容量富裕系數K值應取得大些。6．離心式和軸流式泵與風機在啟動方式上有何不同？答：離心式泵與風機,在空載時,所需軸功率〔空載功率最小,一般為設計軸功率的30%左右。在這種狀態(tài)下啟動,可避免啟動電流過大,原動機過載。所以離心式泵與風機要在閥門全關的狀態(tài)下啟動。軸流式泵與風機,功率P在空轉狀態(tài)〔=0時最大,隨流量增加而減小,為避免原動機過載,對軸流式泵與風機要在閥門全開狀態(tài)下啟動。7．軸流式泵與風機空載運行時,功率為什么不為零？答：由于存在機械損失和二次回流損失。8．軸流式泵與風機的性能曲線有何特點？其-及-曲線為什么出現拐點？答：軸流式泵與風機的—<—>性能曲線具有如下特點：當在設計工況時,對應曲線上的d點,此時沿葉片各截面的流線分布均勻,效率最高。當<時來流速度的流動角減小,沖角增大。由翼型的空氣動力特性可知,沖角增大時,翼型的升力系數也增加,因而揚程<全壓>上升；當流量達到時沖角已增加到使翼型上產生附面層分離,出現失速現象,因而升力系數降低,揚程<全壓>也隨之下降,當流量減小到時,揚程<全壓>最低；當<時,沿葉片各截面揚程<全壓>不相等,出現二次回流,此時,由葉輪流出的流體一部分重新返回葉輪,再次獲得能量,從而揚程又開始升高,直到=0時,揚程<全壓>達到最大值。由于二次回流伴有較大的能量損失,因此,效率也隨之下降。9．熱力學法測效率是基于什么原理？有什么特點？答：原理：對于高溫高壓泵,由于不能忽略流體受到壓縮而導致密度和比熱的變化,因此熱力學原理奠定了熱力學測試方法的基礎。泵葉輪旋轉對流體做功,除了使流體獲得有用功率之外,尚有各種損失轉化為熱能,使水溫升高；同時流體從泵進口到出口的等熵壓縮過程,也會使水溫升高。形成泵進出口的溫差,因此只需測出泵進、出口的溫度和壓力,即可求得泵效率。特點：熱力學法測效率,揚程越高,溫差越大,其相對測量誤差越小,測量精度很高,因而適用于100m以上的高揚程泵。并可在現場運行條件下進行測試,同時,不必測出水泵的流量,即可求得泵效率。第二章2-1有一葉輪外徑為460mm的離心式風機,在轉速為1450r/min時,其流量為5.1/s,試求風機的全壓與有效功率。設空氣徑向流入葉輪,在葉輪出口處的相對速度方向為半徑方向,設其/=0.85,=1.2kg/。解：===34.9〔m/s∵葉輪出口處的相對速度為半徑方向∴=90°===1.234.934.9=1462.14〔Pa=0.85=0.851462.1=1242.82〔Pa===6.34〔kW2-2有一單級軸流式水泵,轉速為375r/min,入口直徑為980mm,水以=4.01m/s的速度沿軸向流入葉輪,以=4.48m/s的速度由葉輪流出,總揚程為H=3.7m,求該水泵的流動效率。解：===19.23〔m/s∵水沿軸向流入∴===4.01m/s===1.998<m/s>=m===0.949=94.9%2-3有一離心式水泵,轉速為480r/min,總揚程為136m時,流量=5.7/s,軸功率為=9860KW,其容積效率與機械效率均為92%,求流動效率。設輸入的水溫度及密度為：t=20℃,=1000kg/。解：====0.77又∵=∴===0.91=91%2-4用一臺水泵從吸水池液面向50m高的水池輸送=0.3/s的常溫清水〔t=20℃,=1000kg/,設水管的內徑為=300mm,管道長度=300m,管道阻力系數=0.028,求泵所需的有效功率。解：根據伯努利方程+++=+++由題知：=50；==0；=====4.246〔m/s==m代入方程得=75.76<m>==〔kW2-5設一臺水泵流量=25/s,出口壓力表讀數為323730Pa,入口真空表讀數為39240Pa,兩表位差為0.8m,〔壓力表高,真空表低,吸水管和排水管直徑為1000mm和750mm,電動機功率表讀數為12.5kW,電動機效率=0.95,求軸功率、有效功率、泵的總功率〔泵與電動機用聯軸器直接連接。解：由題知：=323730Pa,=39240Pa,==39240Pa=0.8m,=1000mm=1m,=750mm=0.75m=12.5kW,=0.95,=0.98m/sm/s+++=++得：=++=0.8+=37.84m===9.27〔==12.50.980.95=11.64〔=100%=100%=79.6%2-6有一送風機,其全壓是1962Pa時,產生=40/min的風量,其全壓效率為50%,試求其軸功率。解：==〔kW2-7要選擇一臺多級鍋爐給水泵,初選該泵轉速n=1441r/min,葉輪外徑300mm,流動效率=0.92,流體出口絕對速度的圓周分速為出口圓周速度的55%,泵的總效率為90%,輸送流體密度=961,要求滿足揚程=176m,流量=81.6/h,試確定該泵所需要的級數和軸功率各為多少〔設流體徑向流入,并不考慮軸向渦流的影響?解：===22.62〔m/s由題知：=0.55=0.5522.62=12.44〔m/s===28.7〔m<m><級>kW2-8一臺G4-73型離心式風機,在工況1〔流量=70300/h,全壓=1441.6Pa,軸功率=33.6k及工況2〔流量=37800/h,全壓=2038.4Pa,軸功率=25.4k下運行,問該風機在哪種工況下運行較為經濟？解：工況1：===100%=83.78%工況2：===100%=84.26%∵∴在工況2下運行更經濟。第三章思考題兩臺幾何相似的泵與風機,在相似條件下,其性能參數如何按比例關系變化？答：流量相似定律指出：幾何相似的泵與風機,在相似工況下運行時,其流量之比與幾何尺寸之比的三次方成正比、與轉速比的一次方成正比,與容積效率比的一次方成正比。揚程相似定律指出：幾何相似的泵與風機,在相似工況下運行時,其揚程之比與幾何尺寸比的平方成正比,與轉速比的平方成正比,與流動效率比的一次方成正比。功率相似定律指出：幾何相似的泵與風機,在相似工況下運行時,其功率之比與幾何尺寸比的五次方成正比,與轉速比的三次方成正比,與密度比的一次方成正比,與機械效率比的一次方成正比。當一臺泵的轉速發(fā)生改變時,其揚程、流量、功率將如何變化？答：根據比例定律可知：流量＝揚程＝功率＝當某臺風機所輸送空氣的溫度變化時其全壓、流量、功率將如何變化？答：溫度變化導致密度變化,流量與密度無關,因而流量不變。全壓功率為什么說比轉數是一個相似特征數？無因次比轉數較有因次有何優(yōu)點？答：比轉數是由相似定律推導而得,因而它是一個相似準則數。優(yōu)點：有因次比轉數需要進行單位換算。為什么可以用比轉數對泵與風機進行分類？答：比轉數反映了泵與風機性能上及結構上的特點。如當轉數不變,對于揚程<全壓>高、流量小的泵與風機,其比轉數小。反之,在流量增加,揚程<全壓>減小時,比轉數隨之增加,此時,葉輪的外緣直徑及葉輪進出口直徑的比值隨之減小,而葉輪出口寬度則隨之增加。當葉輪外徑和減小到某一數值時,為了避免引起二次回流,致使能量損失增加,為此,葉輪出口邊需作成傾斜的。此時,流動形態(tài)從離心式過渡到混流式。當減小到極限=1時,則從混流式過渡到軸流式。由此可見,葉輪形式引起性能參數改變,從而導致比轉數的改變。所以,可用比轉數對泵與風機進行分類。6．隨比轉數增加,泵與風機性能曲線的變化規(guī)律怎樣？答：在低比轉數時,揚程隨流量的增加,下降較為緩和。當比轉數增大時,揚程曲線逐漸變陡,因此軸流泵的揚程隨流量減小而變得最陡。在低比轉數時<<200>,功率隨流量的增加而增加,功率曲線呈上升狀。但隨比轉數的增加<=400>,曲線就變得比較平坦。當比轉數再增加<=700>,則功率隨流量的增加而減小,功率曲線呈下降狀。所以,離心式泵的功率是隨流量的增加而增加,而軸流式泵的功率卻是隨流量的增加而減少。比轉數低時,效率曲線平坦,高效率區(qū)域較寬,比轉數越大,效率曲線越陡,高效率區(qū)域變得越窄,這就是軸流式泵和風機的主要缺點。為了克服功率變化急劇和高效率區(qū)窄的缺點,軸流式泵和風機應采用可調葉片,使其在工況改變時,仍保持較高的效率。7．無因次的性能曲線是如何繪制的？與有因次性能曲線相比有何優(yōu)點？答：凡幾何相似的泵或風機,在相似工況下運行時,其無因次系數相同。用無因次系數,可以繪出無因次性能曲線。用無因次性能參數、、,繪制無因次性能曲線時,首先要通過試驗求得某一幾何形狀葉輪在固定轉速下不同工況時的、、及,值,然后計算出相應工況時的、、、,并繪制出以流量系數為橫坐標,以壓力系數、功率系數及效率為縱坐標的一組—、—及—曲線。無因次性能曲線的特點是,由于同類泵與風機都是相似的,同時沒有計量單位,而只有比值關系,所以可代表一系列相似泵或風機的性能。因此,如把各類泵或風機的無因次性能曲線繪在同一張圖上,在選型時可進行性能比較。8．通用性能曲線是如何繪制的？答：通用性能曲線可以用試驗方法得到,也可以用比例定律求得。用比例定律可以進行性能參數間的換算,如已知轉速為時的性能曲線,欲求轉速為時的性能曲線,則可在轉速為時的—性能曲線上取任意點1、2、3…等的流量與揚程代入比例定律,由可求得轉速為時與轉速為時相對應的工況點、、…。將這些點連成光滑的曲線,則得轉速為時的—性能曲線。制造廠所提供的是通過性能試驗所得到的通用性能曲線。第三章相似理論3-1有一離心式送風機,轉速n=1450r/min,流量=1.5/min,全壓=1200Pa,輸送空氣的密度為=1.2。今用該風機輸送密度=0.9的煙氣,要求全壓與輸送空氣時相同,問此時轉速應變?yōu)槎嗌?？流量又為多少？解：由題知：=1；各效率相等,=根據全壓相似關系===1得==1450=1674.32<r/min>流量與密度無關,根據相似關系=得===1.73</min>3-2有一泵轉速n=2900r/min,揚程H=100m,流量=0.17/s,若用和該泵相似但葉輪外徑為其2倍的泵,當轉速n=1450r/min時,流量為多少？解：由題知：=2,由于兩泵相似根據流量相似關系===得：==0.68〔/s3-3有一泵轉速n=2900r/min,其揚程H=100m,流量=0.17/s,軸功率=183.8?，F用一出口直徑為該泵2倍的泵,當轉速n=1450r/min時,保持運動狀態(tài)相似,問其軸功率應是多少？解：由于兩泵相似且=2根據功率相似關系：===得：=4=4183.8=735.2〔3-4G4-73型離心風機在轉速n=1450r/min和=1200mm時,全壓=4609Pa,流量=71100/h,軸功率=99.8,若轉速變到n=730r/min時,葉輪直徑和氣體密度不變,試計算轉速變化后的全壓、流量和軸功率。解：由題可知：=1；=1根據比例定律：===3.945得==1168.3〔Pa===1.9863得===35795.2〔===7.837得==12.73〔3-5G4-73型離心風機在轉速n=1450r/min和=1200mm時,全壓=4609Pa,流量=71100,軸功率=99.8,空氣密度=1.2,若轉速和直徑不變,但改為輸送鍋爐煙氣,煙氣溫度t=200℃,當地大氣壓=0.1MPa,試計算密度變化后的全壓、流量和軸功率。解：由題知=1=1由于流量與密度無關所以流量不變,m3/hkg/m3全壓==Pa軸功率==kW3-6葉輪外徑=600mm的風機,當葉輪出口處的圓周速度為60m/s,風量=300。有一與它相似的風機=1200mm,以相同的圓周速度運轉,求其風量為多少？解：由題知：圓周速度相同可得===60得===2根據相似流量關系==2=所以得=4=4300=1200〔3-7有一風機,其流量=20,全壓=460Pa,用電動機由皮帶拖動,因皮帶滑動,測得轉速n=1420r/min,此時所需軸功率為13。如改善傳動情況后,轉速提高到n=1450r/min,問風機的流量、全壓、軸功率將是多少？解：由于是同一風機,所以滿足相似由題知：=1=1根據比例定律=得==20=20.42〔=得==460=479.58〔Pa=得==13=13.84〔3-8已知某鍋爐給水泵,最佳工況點參數為：=270,=1490m,=2980r/min,=10級。求其比轉數。解：===69.853-9某單級雙吸泵的最佳工況點參數為=18000,=20m,=375r/min。求其比轉數。解：由于是單級雙吸泵===228.833-10G4-73-11No18型鍋爐送風機,當轉速=960r/min時的運行參數為：送風量=19000,全壓=4276Pa；同一系列的No8型風機,當轉速=1450r/min時的送風量=25200,全壓=1992Pa,它們的比轉數是否相等？為什么？解：兩臺風機的比轉數分別為===4.17===12.87比轉數不相等,因為一臺風機在不同工況下有不同的比轉數,一般用最高效率點的比轉數,作為相似準則的比轉數。所以題中的兩臺風機〔同一系列在最高效率點的比轉數是相同的,但題中給出的工況不同,所以比轉數不同。第四章思考題:何謂汽蝕現象？它對泵的工作有何危害？答：汽泡的形成、發(fā)展和破裂以致材料受到破壞的全部過程,稱為汽蝕現象。危害：〔1材料破壞〔2噪聲和振動〔3性能下降為什么泵要求有一定的幾何安裝高度？在什么情況下出現倒灌高度？答：提高吸水性能,使泵在設計工況下工作時不發(fā)生汽蝕。當吸水池液面壓力等于該溫度下液體所對應的飽和壓力Pv時,出現倒灌高度。電廠的給水泵及凝結水泵為什么都安裝在給水容器的下面？答：給水泵的吸入容器是除氧器,凝結水泵的吸入容器是凝汽器,除氧器和凝汽器里都是飽和狀態(tài),即液面壓力等于該溫度下水的飽和壓力。為了避免發(fā)生汽蝕,需采用倒灌高度,因此給水泵及凝結水泵都安裝在水容器的下面。何謂有效汽蝕余量和必需汽蝕余量,二者有何關系？答：有效汽蝕余量：指泵在吸入口處,單位重量液體所具有的超過汽化壓力〔飽和蒸汽壓力的富余能量。必需汽蝕余量：指液體在泵吸入口的能頭對壓力最低點處靜壓能頭的富余能頭。二者關系：當〔＞時,泵內發(fā)生汽蝕；當〔＜＝時,泵內不會發(fā)生汽蝕；當〔＝＝時,處于臨界狀態(tài)。產品樣品中提供的允許汽蝕余量[]是怎樣得到的？答：廠家通過汽蝕實驗得到臨界汽蝕余量,為保證泵不發(fā)生汽蝕,加一安全量,得允許汽蝕余量[]。為什么目前多采用汽蝕余量來表示泵的汽蝕性能,而較少用吸上真空高度來表示？答：因為使用汽蝕余量時不需要進行換算,特別對電廠的鍋爐給水泵和凝結水泵,吸入液面都不是大氣壓力的情況下,尤為方便。同時汽蝕余量更能說明汽蝕的物理概念,因此,目前已較多使用汽蝕余量。提高轉速后,對泵的汽蝕性能有何影響？答：對同一臺泵來說,當轉速變化時,汽蝕余量隨轉速的平方成正比關系變化,即當泵的轉速提高后,必需汽蝕余量成平方增加,泵的抗汽蝕性能大為惡化。為什么說汽蝕比轉數也是一個相似特征數？使用無因次汽蝕比轉數有何優(yōu)點？答：因為汽蝕比轉數是由流量相似定律和汽蝕相似定律推導而來的。因此也是一個相似特征數。優(yōu)點：不需要進行單位換算。提高泵的抗汽蝕性能可采用那些措施？基于什么原理？答：一、提高泵本身的抗汽蝕性能<1>降低葉輪入口部分流速。一般采用兩種方法：①適當增大葉輪入口直徑；②增大葉片入口邊寬度。也有同時采用既增大又增大的方法。這些結構參數的改變,均應有一定的限度,否則將影響泵效率。<2>采用雙吸式葉輪。雙吸式葉輪的必需汽蝕余量是單吸式葉輪的63％,因而提高了泵的抗汽蝕性能。<3>增加葉輪前蓋板轉彎處的曲率半徑。這樣可以減小局部阻力損失。<4>葉片進口邊適當加長。即向吸人方向延伸,并作成扭曲形。<5>首級葉輪采用抗汽蝕性能好的材料。如采用含鎳鉻的不銹鋼、鋁青銅、磷青銅等。二、提高吸入系統裝置的有效汽蝕余量可以采取如下措施：<1>減小吸入管路的流動損失。即可適當加大吸入管直徑,盡量減少管路附件,如彎頭、閥門等,并使吸人管長最短。<2>合理確定兩個高度。即幾何安裝高度及倒灌高度。<3>采用誘導輪。主葉輪前裝誘導輪,使液體通過誘導輪升壓后流入主葉輪<多級泵為首級葉輪>,因而提高了主葉輪的有效汽蝕余量,改善了泵的汽蝕性能。<4>采用雙重翼葉輪。雙重翼葉輪由前置葉輪和后置離心葉輪組成,與誘導輪相比,其主要優(yōu)點是軸向尺寸小,結構簡單,且不存在誘導輪與主葉輪配合不好,而導致效率下降的問題。所以,雙重翼離心泵不會降低泵的性能,卻使泵的抗汽蝕性能大為改善。<5>采用超汽蝕泵。在主葉輪之前裝一個類似軸流式的超汽蝕葉輪,其葉片采用了薄而尖的超汽蝕翼型,使其誘發(fā)一種固定型的汽泡,覆蓋整個翼型葉片背面,并擴展到后部,與原來葉片的翼型和空穴組成了新的翼型。其優(yōu)點是汽泡保護了葉片,避免汽蝕并在葉片后部潰滅,因而不損壞葉片。<6>設置前置泵。采用在給水泵前裝置低速前置泵,使給水經前置泵升壓后再進入給水泵,從而提高了泵的有效汽蝕余量,改善了給水泵的汽蝕性能；同時除氧器的安裝高度也大為降低。這是防止給水泵產生汽蝕、簡單而又可靠的一種方法。第四章泵的汽蝕4-1除氧器內液面壓力為117.6Pa,水溫為該壓力下的飽和溫度104℃,用一臺六級離心式給水泵,該泵的允許汽蝕余量[h]=5m,吸水管路流動損失水頭約為1.5m,求該水泵應裝在除氧器內液面下多少米？解：[]=－[]－＝倒灌高度∴[]=－[]－＝―5―1.5＝－6.5〔m4-2有一臺單級離心泵,在轉速n=1450r/min時,流量為2.6,該泵的汽蝕比轉數c=700?，F將這臺泵安裝在地面上進行抽水,求吸水面在地面下多少米時發(fā)生汽蝕。設：水面壓力為98066.5Pa,水溫為80℃〔80℃時水的密度=971.4,吸水管內流動損失水頭為1m。解：＝得＝＝＝3.255〔m由于發(fā)生汽蝕條件為＝＝∴＝＝3.255〔m根據t＝80℃,＝971.4查表4-2知＝4.97m＝―――＝―4.97―3.255―1＝1.076〔m4-3有一吸入口徑為600mm的雙吸單級泵,輸送20℃的清水時,=0.3,=970r/min,=47m,汽蝕比轉數=900。試求：⑴在吸水池液面壓力為大氣壓力時,泵的允許吸上真空高度[]為多少？⑵該泵如用于在海拔1500m的地方抽送=40℃的清水,泵的允許吸上真空高度[]又為多少？解：⑴由題知：單級雙吸泵＝＝900得＝3.12〔m＝＝3.12[]＝+＝3.12+0.3＝3.42〔m由＝得＝＝＝1.06〔m/s查表4-1及4-2得＝10.3〔m＝0.238〔m[]＝＋－[]＝10.3－0.238＋0.057－3.42＝6.7〔m⑵海拔1500m查表4-1＝8.6=40℃查表4-2＝0.752＝[]－10.33＋＋0.24－＝6.7－10.33＋8.6＋0.24－0.752＝4.46〔m4-4在泵吸水的情況下,當泵的幾何安裝高度與吸入管路的阻力損失之和大于6Pa時,發(fā)現泵剛開始汽化。吸入液面的壓力為101.3Pa,水溫為20℃,試求水泵裝置的有效汽蝕余量為多少？解：＝＝－<＋>〔m4-5有一離心式水泵：=4000,=495r/min,倒灌高度為2m,吸入管路阻力損失為6000Pa,吸水液面壓力為101.3Pa,水溫為35℃,試求水泵的汽蝕比轉數。解：＝＝＋－＝m＝＝＝9054-6有一臺吸入口徑為600mm的雙吸單級泵,輸送常溫水,其工作參數為：=880,允許吸上真空高度為3.2m,吸水管路阻力損失為0.4m,試問該泵裝在離吸水池液面高2.8m處時,是否能正常工作。解：m/s所以不能正常工作。4-7有一臺疏水泵,疏水器液面壓力等于水的飽和蒸汽壓力,已知該泵的[]=0.7m,吸水管水力損失為0.2m,問該泵可安裝在疏水器液面下多少米？解：由題知：所以[]=－[]－＝―0.7―0.2＝－0.9〔m第五章思考題如何繪制管路特性曲線？答：由泵的管路特性曲線方程可知,當流量發(fā)生變化時,裝置揚程也隨之發(fā)生變化。對于風機,因氣體密度很小,形成的氣柱壓力可以忽略不計,即為零,又因引風機是將煙氣排入大氣,故該風機的管路特性曲線方程可近似認為因此可以看出,管路特性曲線是一條二次拋物線,此拋物線起點應在縱坐標靜揚程處；風機為一條過原點的二次拋物線,如圖所示。2.什么是泵與風機的運行工況點？泵〔風機的揚程〔全壓與泵〔風機裝置揚程〔裝置風壓區(qū)別是什么？兩者又有什么聯系？答：將泵本身的性能曲線與管路特性曲線按同一比例繪在同一張圖上,則這兩條曲線相交于一點,這點即泵在管路中的工作點。區(qū)別：泵<風機>的揚程：是提供能量的,隨流量的增加揚程降低,曲線下降。裝置揚程：管路系統所消耗的能量,隨流量的增加,揚程增加,曲線上升。關系：當二者相等時,泵〔風機穩(wěn)定工作。3.試述泵與風機的串聯工作和并聯工作的特點？答：并聯特點：揚程彼此相等,總流量為每臺泵〔風機輸出流量之和。串聯特點：流量彼此相等,總揚程為每臺泵〔風機揚程之和。4.泵與風機并聯工作的目的是什么？并聯后流量和揚程〔或全壓如何變化？并聯后為什么揚程會有所增加？答：〔1泵與風機并聯工作的目的是保證揚程相同時增加流量。〔2兩臺泵并聯后的流量等于各泵流量之和,與各泵單獨工作時相比,兩臺泵并聯后的總流量小于各泵單獨工作時流量的二倍,而大于一臺泵單獨工作時的流量。并聯后每臺泵工作流量較單獨工作時的較小?！?因為輸送的管道仍是原有的,直徑也沒增大,而管道摩擦損失隨流量的增加而增大了,從而導致總阻力增大,這就需要每臺泵都提高它的揚程來克服增加的阻力,故并聯后揚程大于并聯前揚程。泵與風機串聯工作的目的是什么？串聯后流量和揚程〔或全壓如何變化？串聯后為什么流量會有所增加？答：〔1泵與風機串聯工作的目的是提高揚程。〔2兩臺泵串聯工作時所產生的總揚程小于泵單獨工作時揚程的二倍,而大于串聯前單獨運行的揚程?！?因為揚程的增加大于管路阻力的增加,致使富裕的揚程促使流量增加。6．為什么說單憑泵或風機最高效率值來衡量其運行經濟性高低是不恰當的？答：因為只有當泵與風機的工作點位于高效區(qū)時,經濟性才高。因此單憑泵或風機最高效率值來衡量其運行經濟性高低是不恰當的。7．泵與風機運行時有哪幾種調節(jié)方式？其原理是什么？各有何優(yōu)缺點？答：變速調節(jié)：原理是在管路特性曲線不變時,用變轉速改變泵與風機的性能曲線,從而改變工況點。優(yōu)點是大大減少附加的節(jié)流損失,在很大變工況范圍內保持較高的效率。缺點是投資昂貴。節(jié)流調節(jié)：原理是在管路中裝設節(jié)流部件,利用改變閥門開度,使管路的局部阻力發(fā)生變化,來達到調節(jié)的目的。①出口端節(jié)流：只改變管路特性曲線。優(yōu)點是方法可靠,簡單易行。缺點是調節(jié)方式不經濟,而且只能在小于設計流量一方調節(jié)。②入口端節(jié)流：既改變管路特性曲線,也改變風機本身的性能曲線。同一流量下,入口端節(jié)流損失小于出口端節(jié)流損失,但由于入口端調節(jié)會使進口壓力下降,對于泵有引起汽蝕的危險,只能適用于風機。入口導流器調節(jié)：原理是改變風機本身性能曲線。優(yōu)點是節(jié)省功率。只適用于風機。汽蝕調節(jié)：原理是利用泵的汽蝕特性來調節(jié)流量,改變泵本身的性能曲線。優(yōu)缺點：對通流部件損壞并不嚴重,可使泵自動調節(jié)流量,減少運行人員,降低水泵耗電。如果汽輪機負荷常變,特別是長期在底負荷下時采用汽蝕調節(jié)會使壽命大大降低。只適用于泵?？蓜尤~片調節(jié)：原理是動葉安裝角可隨不同工況而改變,通過改變泵與風機本身的性能曲線來調節(jié)流量。泵與風機在低負荷時的效率大大提高。在較大流量范圍內幾乎可以保持高效率,避免了采用閥門調節(jié)的節(jié)流損失。變頻調節(jié)：通過改變電源頻率來調節(jié)異步電動機的轉速,進而改變泵與風機的性能曲線,從而改變它們的工作點。變頻調速節(jié)能效果明顯,且易于實現過程自動化。但變頻調速器的功率不能適應大型火力發(fā)電廠主要泵與風機的需要,功率因素也不是非常高,在實際應用中,以中小型泵與風機的調節(jié)為主。8.比較離心泵葉輪葉片的切割方式？答：葉輪外徑的切割應使效率不致大幅度下降為原則。因此,對于不同的泵應采用不同的切割或加長方式。對于＜60的低比轉數多級離心泵,只切割葉片而保留前后蓋板,則能夠保持葉輪外徑與導葉之間的間隙不變,液流有較好的引導作用,但園盤摩擦損失仍保持未變而導致效率下降。因此是否同時切割前后蓋板要視具體情況而定。對高比轉數離心泵,則應當把前后蓋板切成不同的直徑,使流動更加平順,前蓋板的直徑要大于后蓋板處的直徑,且平均直徑為9.離心泵軸向力是如何產生的？又如何平衡的？答：以單級葉輪為例,如圖所示,由葉輪流出的液體,有一部分經間隙回流到了葉輪蓋板的兩側。在密封環(huán)<直徑處>以上,由于葉輪左右兩側腔室中的壓力均為,方向相反而相互抵消,但在密封環(huán)以下,左側壓力為,右側壓力為,且戶>,產生壓力差。此壓力差積分后就是作用在葉輪上的推力,以符號表示。另外,液體在進入葉輪后流動方向由軸向轉為徑向,由于流動方向的改變,產生了動量,導致流體對葉輪產生一個反沖力。反沖力的方向與軸向力的方向相反。在泵正常工作時,反沖力與軸向力相比數值很小,可以忽略不計。但在啟動時,由于泵的正常壓力還未建立,所以反沖力的作用較為明顯。啟動時臥式泵轉子后竄或立式泵轉子上竄就是這個原因。對于立式水泵,轉子的重量是軸向的,也是軸向力的一部分,用表示,方向指向葉輪入口?？偟妮S向力F為在這三部分軸向力中,是主要的。如何平衡：〔1采用雙吸葉輪或對稱排列的方式平衡〔2采用平衡孔和平衡管平衡〔3采用平衡盤平衡〔4采用平衡鼓平衡10．離心泵徑向力是如何產生的？又如何平衡的？答：采用螺旋形壓水室的水泵,在設計工況工作時,沒有徑向力。在變工況下工作時會產生徑向力。在設計流量時,壓水室內液體流動的速度和方向與液體流出葉輪的速度和方向基本上是一致的,因此從葉輪流出的液體能平順地流入壓水室,所以葉輪周圍液體的速度和壓力分布是均勻的,此時沒有徑向力。在小于設計流量時,壓水室內液體流動的速度減小,但是,液體流出葉輪時的速度卻由增加到,如左圖所示。>,并且方向也改變了,結果使流出葉輪的液體撞擊壓水室中的液體,使流出葉輪的液體速度減慢,動能減小,在壓水室內液體的壓力則升高。液體從壓水室的隔舌開始就受到沖擊而增加壓力。以后沿壓水室不斷受到沖擊,壓力不斷增加,因此壓水室的液體壓力在隔舌處最小,到出口擴壓管處壓力處最大。由于這種壓力分布不均勻在葉輪上產生一個集中的徑向力,其方向為自隔舌開始沿葉輪旋轉方向轉90°的位置。此外,壓水室中壓力越小的地方,從葉輪中流出的液體就越多,液體對葉輪的反沖力也越大。由此可見,反沖力的大小是隔舌處最大,擴壓管處最小,而反沖力引起的徑向力是從開始向葉輪旋轉的反方向轉90°的方向,即指向隔舌的方向。這是引起徑向力的次要原因。于是,作用于葉輪上的總徑向力為和的向量和,其指向如左圖所示方向。當流量大于設計流量時,壓水室內的液體壓力是從隔舌開始下降到擴壓管處最小,徑向力的方向是自隔舌開始沿葉輪旋轉的反方向轉90°的位置,如左圖所示。而反沖力是隔舌處最小,擴壓管處最大,由反沖力引起的徑向力的方向是從開始向葉輪旋轉的反方向旋轉90°,此時作用于葉輪上總的徑向力為和的向量和,其指向如左圖所示。如何平衡：〔1采用雙層壓水室平衡〔2采用兩個壓水室相差180度的布置方法平衡第五章5-1水泵在n=1450r/min時的性能曲線繪于圖5-48中,問轉速為多少時水泵供給管路中的流量為Hc=10+17500qv2〔qv單位以m3/s計算？已知管路特性曲線方程Hc=10+8000qv2〔qv單位以m3/s計算。[解]根據Hc=10+8000qv2取點如下表所示,繪制管路特性曲線：qv<L/s>01020304050qv<m3/s>00.010.020.030.040.05Hc〔m1010.813.217.222.830管路特性曲線與泵并聯前性能曲線交于M點〔46L/s,27m同一水泵,且輸送流體不變,則根據相似定律得：5-2某水泵在管路上工作,管路特性曲線方程Hc=20+2000qv2〔qv單位以m3/s計算,水泵性能曲線如圖5-49所示,問水泵在管路中的供水量是多少？若再并聯一臺性能相同的水泵工作時,供水量如何變化？[解]繪出泵聯后性能曲線根據Hc=20+2000qv2取點如下表所示,繪制管路特性曲線：qv<L/s>0102030405060qv<m3/s>00.010.020.030.040.050.06Hc〔m2020.220.821.823.22527.2管路特性曲線與泵并聯前性能曲線交于C點〔33L/s,32m管路特性曲線與泵并聯后性能曲線交于M點〔56L/s,25m.5-3為了增加管路中的送風量,將No.2風機和No.1風機并聯工作,管路特性曲線方程為p=4qv2〔qv單位以m3/s計,p以pa計,No.1及No.2風機的性能曲線繪于圖5-50中,問管路中的風量增加了多少？[解]根據p=4qv2取點如下表所示,繪制管路特性曲線：qv<103m3/h>0510152025qv<m3/s>01.42.84.25.67p〔pa07.8431.3670.56125.44196管路特性曲線與No.2風機和No.1風機并聯工作后性能曲線交于點M〔33×103m3/h,700pa于單獨使用No.1風機相比增加了33×103-25×103=8m3/h5-4某鍋爐引風機,葉輪外徑為1.6m,qv-p性能曲線繪于圖5-51中,因鍋爐提高出力,需改風機在B點〔qv=1.4×104m3/h,p=2452.5pa工作,若采用加長葉片的方法達到此目的,問葉片應加長多少？[解]鍋爐引風機一般為離心式,可看作是低比轉速。求切割直線：描點做切割直線qv<104m3/h>2468101214qv<m3/s>5.5611.1116.6722.2227.7833.3638.89p〔pa350.6700.61051.21401.21751.82103.72452.4切割直線與泵性能曲線交于A〔11m3/h,2000paA點與B點為對應工況點,則由切割定律得則應加長1.8-1.6=0.2m5-68BA-18型水泵的葉輪直徑為268mm,車削后的8BA-18a型水泵的葉輪直徑為2