泵與風(fēng)機(jī)課后思考題答案

/思考題答案緒論思考題在火力發(fā)電廠中有那些主要的泵與風(fēng)機(jī)？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(jī)凝汽器、冷油器、發(fā)電機(jī)的空氣冷卻器供給冷卻水。凝結(jié)水泵：抽出汽輪機(jī)凝汽器中的凝結(jié)水，經(jīng)低壓加熱器將水送往除氧器。疏水泵：排送熱力系統(tǒng)中各處疏水。補(bǔ)給水泵：補(bǔ)充管路系統(tǒng)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(chǎng)。送風(fēng)機(jī)：向鍋爐爐膛輸送燃料燃燒所必需的空氣量。引風(fēng)機(jī)：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(fēng)機(jī)可分為哪幾大類？發(fā)電廠主要采用哪種型式的泵與風(fēng)機(jī)？為什么？答：泵按產(chǎn)生壓力的大小分：低壓泵、中壓泵、高壓泵風(fēng)機(jī)按產(chǎn)生全壓得大小分：通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓氣機(jī)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(fù)泵、回轉(zhuǎn)泵其他類型：真空泵、噴射泵、水錘泵風(fēng)機(jī)按工作原理分：葉片式：離心式風(fēng)機(jī)、軸流式風(fēng)機(jī)容積式：往復(fù)式風(fēng)機(jī)、回轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī)發(fā)電廠主要采用葉片式泵與風(fēng)機(jī)。其中離心式泵與風(fēng)機(jī)性能范圍廣、效率高、體積小、重量輕，能與高速原動(dòng)機(jī)直聯(lián)，所以應(yīng)用最廣泛。軸流式泵與風(fēng)機(jī)與離心式相比，其流量大、壓力小。故一般用于大流量低揚(yáng)程的場(chǎng)合。目前，大容量機(jī)組多作為循環(huán)水泵與引送風(fēng)機(jī)。泵與風(fēng)機(jī)有哪些主要的性能參數(shù)？銘牌上標(biāo)出的是指哪個(gè)工況下的參數(shù)？答：泵與風(fēng)機(jī)的主要性能參數(shù)有：流量、揚(yáng)程（全壓）、功率、轉(zhuǎn)速、效率和汽蝕余量。在銘牌上標(biāo)出的是：額定工況下的各參數(shù)水泵的揚(yáng)程和風(fēng)機(jī)的全壓二者有何區(qū)別和聯(lián)系？答：?jiǎn)挝恢亓恳后w通過泵時(shí)所獲得的能量增加值稱為揚(yáng)程；單位體積的氣體通過風(fēng)機(jī)時(shí)所獲得的能量增加值稱為全壓聯(lián)系：二者都反映了能量的增加值。區(qū)別：揚(yáng)程是針對(duì)液體而言，以液柱高度表示能量，單位是m。全壓是針對(duì)氣體而言，以壓力的形式表示能量，單位是Pa。離心式泵與風(fēng)機(jī)有哪些主要部件？各有何作用？答：離心泵葉輪：將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳遞給流體，使流體獲得壓力能和動(dòng)能。吸入室：以最小的阻力損失引導(dǎo)液體平穩(wěn)的進(jìn)入葉輪，并使葉輪進(jìn)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(jí)葉輪進(jìn)口，同時(shí)還將液體的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。?dǎo)葉：匯集前一級(jí)葉輪流出的液體，并在損失最小的條件下引入次級(jí)葉輪的進(jìn)口或壓出室，同時(shí)在導(dǎo)葉內(nèi)把部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。密封裝置：密封環(huán)：防止高壓流體通過葉輪進(jìn)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(nèi)通過轉(zhuǎn)動(dòng)部件與靜止部件之間的間隙泄漏到泵外。離心風(fēng)機(jī)葉輪：將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳遞給流體，使流體獲得壓力能和動(dòng)能蝸殼：匯集從葉輪流出的氣體并引向風(fēng)機(jī)的出口，同時(shí)將氣體的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。集流器：以最小的阻力損失引導(dǎo)氣流均勻的充滿葉輪入口。進(jìn)氣箱：改善氣流的進(jìn)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(fēng)機(jī)有哪些主要部件？各有何作用？答：葉輪：把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為流體的壓力能和動(dòng)能的主要部件。導(dǎo)葉：使通過葉輪的前后的流體具有一定的流動(dòng)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(dǎo)液體平穩(wěn)的進(jìn)入葉輪，并使葉輪進(jìn)口處的液體流速分布均勻。集流器（風(fēng)機(jī)）：以最小的阻力損失引導(dǎo)氣流均勻的充滿葉輪入口。擴(kuò)壓筒：將后導(dǎo)葉流出氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。軸端密封的方式有幾種？各有何特點(diǎn)？用在哪種場(chǎng)合？答：填料密封：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，但使用壽命短，廣泛應(yīng)用于中低壓水泵上。機(jī)械密封：使用壽命長(zhǎng)，密封效果好，摩擦耗功小，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度與安裝技術(shù)要求高，造價(jià)貴。適用于高溫高壓泵。浮動(dòng)環(huán)密封：相對(duì)與機(jī)械密封結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，運(yùn)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(duì)大容量、高參數(shù)機(jī)組的引、送風(fēng)機(jī)一般都采用軸流式風(fēng)機(jī)，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(fēng)機(jī)與離心式相比，其流量大、壓力小。故一般用于大容量低揚(yáng)程的場(chǎng)合。因此，目前大容量機(jī)組的引、送風(fēng)機(jī)一般都采用軸流式風(fēng)機(jī)。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(jìn)入葉輪后，沿圓錐面方向流出?？勺鳛榇笕萘繖C(jī)組的循環(huán)水泵。試簡(jiǎn)述活塞泵、齒輪泵與真空泵、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(duì)或幾個(gè)特殊形狀的回轉(zhuǎn)體如齒輪、螺桿或其他形狀的轉(zhuǎn)子。在殼體內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)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(zhuǎn)產(chǎn)生的真空來輸送流體。第一章思考題試簡(jiǎn)述離心式與軸流式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理。答：離心式：葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力使流體獲得能量，即流體通過葉輪后，壓能和動(dòng)能都得到提高，從而能夠被輸送到高處或遠(yuǎn)處。流體沿軸向流入葉輪并沿徑向流出。軸流式：利用旋轉(zhuǎn)葉輪、葉片對(duì)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(zhuǎn)的葉輪內(nèi)是如何運(yùn)動(dòng)的？各用什么速度表示？其速度矢量可組成怎樣的圖形？答：當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪中某一流體質(zhì)點(diǎn)將隨葉輪一起做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)該質(zhì)點(diǎn)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(yùn)動(dòng)是一種復(fù)合運(yùn)動(dòng)。葉輪帶動(dòng)流體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，稱牽連運(yùn)動(dòng)，其速度用圓周速度u表示；流體相對(duì)于葉輪的運(yùn)動(dòng)稱相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其速度用相對(duì)速度w表示；流體相對(duì)于靜止機(jī)殼的運(yùn)動(dòng)稱絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，其速度用絕對(duì)速度v表示。以上三個(gè)速度矢量組成的矢量圖，稱為速度三角形。當(dāng)流量大于或小于設(shè)計(jì)流量時(shí)，葉輪進(jìn)、出口速度三角形怎樣變化？答：進(jìn)口速度三角形的變化：當(dāng)流量小于設(shè)計(jì)流量時(shí)：軸面速度＜，＜90°，＜。（如圖a）當(dāng)流量大于設(shè)計(jì)流量時(shí)：軸面速度＞，＞90°，＞。（如圖b）出口速度三角形小于設(shè)計(jì)流量大于設(shè)計(jì)流量離心式泵與風(fēng)機(jī)當(dāng)實(shí)際流量在有限葉片葉輪中流動(dòng)時(shí)，對(duì)揚(yáng)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(xiàn)了軸向渦流，使葉輪出口處流體的相對(duì)速度產(chǎn)生滑移，導(dǎo)致?lián)P程(全壓)下降。一般采用環(huán)流系數(shù)k或滑移系數(shù)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(jìn)入，即；2）提高轉(zhuǎn)速；3）加大葉輪外徑；4）增大葉片出口安裝角。提高轉(zhuǎn)速最有利，因?yàn)榧哟笕~輪外徑將使損失增加，降低泵的效率；提高轉(zhuǎn)速則受汽蝕的限制，對(duì)風(fēng)機(jī)則受噪聲的限制。增大葉片出口安裝角將使動(dòng)能頭顯著增加，降低泵與風(fēng)機(jī)的效率。比較之下，用提高轉(zhuǎn)速來提高理論能頭，仍是當(dāng)前普遍采用的主要方法。泵與風(fēng)機(jī)的能量方程式有哪幾種形式？并分析影響理論揚(yáng)程（全壓）的因素有哪些？答：泵：=風(fēng)機(jī)：因素：轉(zhuǎn)速；葉輪外徑；密度（影響全壓）、葉片出口安裝角；進(jìn)口絕對(duì)速度角。離心式泵與風(fēng)機(jī)有哪幾種葉片形式？各對(duì)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(shí)，cot為正值，越小，cot越大，則越小。即隨不斷減小，亦不斷下降。當(dāng)減小到等于最小角時(shí)，。徑向式：=90°時(shí)，cot=0，=。。前彎式：＞90°時(shí)，cot為負(fù)值，越大，cot越小，則越大即隨不斷增大，亦不斷增大。當(dāng)增加到等于最大角時(shí)，。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(chǎn)生的揚(yáng)程最大，徑向式葉片次之，后彎式葉片最小。當(dāng)三種不同的葉片在進(jìn)、出口流道面積相等，葉片進(jìn)口幾何角相等時(shí)，后彎式葉片流道較長(zhǎng)，彎曲度較小，且流體在葉輪出口絕對(duì)速度小。因此，當(dāng)流體流經(jīng)葉輪與轉(zhuǎn)能裝置(導(dǎo)葉或蝸殼)時(shí)，能量損失小，效率高，噪聲低。但后彎式葉片產(chǎn)生的總揚(yáng)程較低，所以在產(chǎn)生相同的揚(yáng)程(風(fēng)壓)時(shí)，需要較大的葉輪外徑或較高的轉(zhuǎn)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(jìn)、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(gè)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(fēng)機(jī)速度三角形相比，具有以下特點(diǎn)：一是流面進(jìn)、出口處的圓周速度相同；二是流面進(jìn)、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(jìn)、出口速度三角形繪在一起。如圖所示。是葉柵前后相對(duì)速度和的幾何平均值，其大小和方向由葉柵進(jìn)、出口速度三角形的幾何關(guān)系來確定。=；==意義：由于流體對(duì)孤立翼型的繞流，并不影響來流速度的大小和方向，而對(duì)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(dòng)中，取葉柵的前后相對(duì)速度和的幾何平均值作為無限遠(yuǎn)處的來流速度。9.軸流式泵與風(fēng)機(jī)與離心式相比較，有何性能特點(diǎn)？使用于何種場(chǎng)合？答:軸流式泵與風(fēng)機(jī)的性能特點(diǎn)是流量大，揚(yáng)程低，比轉(zhuǎn)數(shù)大，流體沿軸向流入、流出葉輪。目前國內(nèi)外大型電站普遍采用軸流式風(fēng)機(jī)作為鍋爐的送引風(fēng)機(jī)、軸流式水泵作為循環(huán)水泵。10.軸流式泵與風(fēng)機(jī)的揚(yáng)程（全壓）為什么遠(yuǎn)低于離心式？答：因?yàn)檩S流式泵與風(fēng)機(jī)的能量方程式是：=＋⑴離心式泵與風(fēng)機(jī)的能量方程式是:=＋＋⑵因?yàn)棰攀街?=故流體在軸流式葉輪中獲得的總能量遠(yuǎn)小于離心式。11.軸流式泵與風(fēng)機(jī)的翼型、葉柵的幾何尺寸、形狀對(duì)流體獲得的理論揚(yáng)程（全壓）有何影響？并分析提高其揚(yáng)程（全壓）的方法？答：泵：風(fēng)機(jī)：增加弦長(zhǎng)；增大葉柵中翼型的升力系數(shù)；減小柵距；增大；增加升力角均可提高泵與風(fēng)機(jī)的揚(yáng)程（全壓）。第二章思考題在泵與風(fēng)機(jī)內(nèi)有哪幾種機(jī)械能損失？試分析損失的原因以與如何減小這些損失。答：（1）機(jī)械損失：主要包括軸端密封與軸承的摩擦損失與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(jié)構(gòu)形式以與輸送流體的密度有關(guān)。這項(xiàng)損失的功率約為軸功率的1％—5％，大中型泵多采用機(jī)械密封、浮動(dòng)密封等結(jié)構(gòu)，軸端密封的摩擦損失就更小。圓盤摩擦損失是因?yàn)槿~輪在殼體內(nèi)的流體中旋轉(zhuǎn)，葉輪兩側(cè)的流體，由于受離心力的作用，形成回流運(yùn)動(dòng)，此時(shí)流體和旋轉(zhuǎn)的葉輪發(fā)生摩擦而產(chǎn)生能量損失。這項(xiàng)損失的功率約為軸功率的2％-10％，是機(jī)械損失的主要部分。提高轉(zhuǎn)速，葉輪外徑可以相應(yīng)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(jī)械效率。（2）容積損失：泵與風(fēng)機(jī)由于轉(zhuǎn)動(dòng)部件與靜止部件之間存在間隙，當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在間隙兩側(cè)產(chǎn)生壓力差，因而時(shí)部分由葉輪獲得能量的流體從高壓側(cè)通過間隙向低壓側(cè)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)之間與平衡裝置與外殼之間。如何減?。簽榱藴p少進(jìn)口的容積損失，一般在進(jìn)口都裝有密封環(huán)(承磨環(huán)或口環(huán))，在間隙兩側(cè)壓差相同的情況下，如間隙寬度減小，間隙長(zhǎng)度增加，或彎曲次數(shù)較多，則密封效果較好，容積損失也較小。（3）流動(dòng)損失：流動(dòng)損失發(fā)生在吸入室、葉輪流道、導(dǎo)葉與殼體中。流體和各部分流道壁面摩擦?xí)a(chǎn)生摩擦損失；流道斷面變化、轉(zhuǎn)彎等會(huì)使邊界層分離、產(chǎn)生二次流而引起擴(kuò)散損失；由于工況改變，流量偏離設(shè)計(jì)流量時(shí)，入口流動(dòng)角與葉片安裝角不一致，會(huì)引起沖擊損失。如何減?。簻p小流量可減小摩擦與擴(kuò)散損失，當(dāng)流體相對(duì)速度沿葉片切線流入，則沒有沖擊損失，總之，流動(dòng)損失最小的點(diǎn)在設(shè)計(jì)流量的左邊。為什么圓盤摩擦損失屬于機(jī)械損失？答：因?yàn)槿~輪在殼體內(nèi)的流體中旋轉(zhuǎn)，葉輪兩側(cè)的流體，由于受離心力的作用，形成回流運(yùn)動(dòng)，此時(shí)流體和旋轉(zhuǎn)的葉輪發(fā)生摩擦而產(chǎn)生能量損失。由于這種損失直接損失了泵與風(fēng)機(jī)的軸功率，因此歸屬于機(jī)械損失。功率分為哪幾種？它們之間有什么關(guān)系？答：常用功率分為原動(dòng)機(jī)功率、軸功率和有效功率===4.離心式葉輪的理論-曲線與-曲線為直線形式，而實(shí)驗(yàn)所得的-與-關(guān)系為曲線形式，原因何在？答：對(duì)于有限葉片的葉輪，由于軸向渦流的影響使其產(chǎn)生的揚(yáng)程降低，該葉輪的揚(yáng)程可用環(huán)流系數(shù)進(jìn)行修正。環(huán)流系數(shù)K恒小于1，且基本與流量無關(guān)。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(duì)應(yīng)的—曲線下方。如圖中b線所示。考慮實(shí)際流體粘性的影響，還要在曲線上減去因摩擦、擴(kuò)散和沖擊而損失的揚(yáng)程。因?yàn)槟Σ僚c擴(kuò)散損失隨流量的平方增加，在減去各流量下因摩擦與擴(kuò)散而損失的揚(yáng)程后即得圖中的c線。沖擊損失在設(shè)計(jì)工況下為零，在偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)則按拋物線增加，在對(duì)應(yīng)流量下再從c曲線上減去因沖擊而損失的揚(yáng)程后即得d線。除此之外，還需考慮容積損失對(duì)性能曲線的影響。因此，還需在d線的各點(diǎn)減去相應(yīng)的泄漏量q，即得到流量與揚(yáng)程的實(shí)際性能曲線，如圖中e線所示。對(duì)風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)容易超載？在對(duì)前彎式葉片風(fēng)機(jī)選擇原動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)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(dòng)機(jī)容易超載。所以，對(duì)前彎式葉輪的風(fēng)機(jī)在選擇原動(dòng)機(jī)時(shí)，容量富裕系數(shù)K值應(yīng)取得大些。6．離心式和軸流式泵與風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)方式上有何不同？答：離心式泵與風(fēng)機(jī)，在空載時(shí)，所需軸功率（空載功率）最小，一般為設(shè)計(jì)軸功率的30%左右。在這種狀態(tài)下啟動(dòng)，可避免啟動(dòng)電流過大，原動(dòng)機(jī)過載。所以離心式泵與風(fēng)機(jī)要在閥門全關(guān)的狀態(tài)下啟動(dòng)。軸流式泵與風(fēng)機(jī)，功率P在空轉(zhuǎn)狀態(tài)（=0）時(shí)最大，隨流量增加而減小，為避免原動(dòng)機(jī)過載，對(duì)軸流式泵與風(fēng)機(jī)要在閥門全開狀態(tài)下啟動(dòng)。7．軸流式泵與風(fēng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，功率為什么不為零？答：由于存在機(jī)械損失和二次回流損失。8．軸流式泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線有何特點(diǎn)？其-與-曲線為什么出現(xiàn)拐點(diǎn)？答：軸流式泵與風(fēng)機(jī)的—(—)性能曲線具有如下特點(diǎn)：當(dāng)在設(shè)計(jì)工況時(shí)，對(duì)應(yīng)曲線上的d點(diǎn)，此時(shí)沿葉片各截面的流線分布均勻，效率最高。當(dāng)<時(shí)來流速度的流動(dòng)角減小，沖角增大。由翼型的空氣動(dòng)力特性可知，沖角增大時(shí)，翼型的升力系數(shù)也增加，因而揚(yáng)程(全壓)上升；當(dāng)流量達(dá)到時(shí)沖角已增加到使翼型上產(chǎn)生附面層分離，出現(xiàn)失速現(xiàn)象，因而升力系數(shù)降低，揚(yáng)程(全壓)也隨之下降，當(dāng)流量減小到時(shí)，揚(yáng)程(全壓)最低；當(dāng)<時(shí)，沿葉片各截面揚(yáng)程(全壓)不相等，出現(xiàn)二次回流，此時(shí)，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(yáng)程又開始升高，直到=0時(shí)，揚(yáng)程(全壓)達(dá)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(xué)法測(cè)效率是基于什么原理？有什么特點(diǎn)？答：原理：對(duì)于高溫高壓泵，由于不能忽略流體受到壓縮而導(dǎo)致密度和比熱的變化，因此熱力學(xué)原理奠定了熱力學(xué)測(cè)試方法的基礎(chǔ)。泵葉輪旋轉(zhuǎn)對(duì)流體做功，除了使流體獲得有用功率之外，尚有各種損失轉(zhuǎn)化為熱能，使水溫升高；同時(shí)流體從泵進(jìn)口到出口的等熵壓縮過程，也會(huì)使水溫升高。形成泵進(jìn)出口的溫差，因此只需測(cè)出泵進(jìn)、出口的溫度和壓力，即可求得泵效率。特點(diǎn)：熱力學(xué)法測(cè)效率，揚(yáng)程越高，溫差越大，其相對(duì)測(cè)量誤差越小，測(cè)量精度很高，因而適用于100m以上的高揚(yáng)程泵。并可在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行條件下進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)，不必測(cè)出水泵的流量，即可求得泵效率。第三章思考題兩臺(tái)幾何相似的泵與風(fēng)機(jī)，在相似條件下，其性能參數(shù)如何按比例關(guān)系變化？答：流量相似定律指出：幾何相似的泵與風(fēng)機(jī)，在相似工況下運(yùn)行時(shí)，其流量之比與幾何尺寸之比的三次方成正比、與轉(zhuǎn)速比的一次方成正比，與容積效率比的一次方成正比。揚(yáng)程相似定律指出：幾何相似的泵與風(fēng)機(jī)，在相似工況下運(yùn)行時(shí)，其揚(yáng)程之比與幾何尺寸比的平方成正比，與轉(zhuǎn)速比的平方成正比，與流動(dòng)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(fēng)機(jī)，在相似工況下運(yùn)行時(shí)，其功率之比與幾何尺寸比的五次方成正比，與轉(zhuǎn)速比的三次方成正比，與密度比的一次方成正比，與機(jī)械效率比的一次方成正比。當(dāng)一臺(tái)泵的轉(zhuǎn)速發(fā)生改變時(shí)，其揚(yáng)程、流量、功率將如何變化？答：根據(jù)比例定律可知：流量＝揚(yáng)程＝功率＝當(dāng)某臺(tái)風(fēng)機(jī)所輸送空氣的溫度變化時(shí)其全壓、流量、功率將如何變化？答：溫度變化導(dǎo)致密度變化，流量與密度無關(guān)，因而流量不變。全壓功率為什么說比轉(zhuǎn)數(shù)是一個(gè)相似特征數(shù)？無因次比轉(zhuǎn)數(shù)較有因次有何優(yōu)點(diǎn)？答：比轉(zhuǎn)數(shù)是由相似定律推導(dǎo)而得，因而它是一個(gè)相似準(zhǔn)則數(shù)。優(yōu)點(diǎn)：有因次比轉(zhuǎn)數(shù)需要進(jìn)行單位換算。為什么可以用比轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)泵與風(fēng)機(jī)進(jìn)行分類？答：比轉(zhuǎn)數(shù)反映了泵與風(fēng)機(jī)性能上與結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)。如當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)不變，對(duì)于揚(yáng)程(全壓)高、流量小的泵與風(fēng)機(jī)，其比轉(zhuǎn)數(shù)小。反之，在流量增加，揚(yáng)程(全壓)減小時(shí)，比轉(zhuǎn)數(shù)隨之增加，此時(shí)，葉輪的外緣直徑與葉輪進(jìn)出口直徑的比值隨之減小，而葉輪出口寬度則隨之增加。當(dāng)葉輪外徑和減小到某一數(shù)值時(shí)，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(shí)，流動(dòng)形態(tài)從離心式過渡到混流式。當(dāng)減小到極限=1時(shí)，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(shù)改變，從而導(dǎo)致比轉(zhuǎn)數(shù)的改變。所以，可用比轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)泵與風(fēng)機(jī)進(jìn)行分類。6．隨比轉(zhuǎn)數(shù)增加，泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的變化規(guī)律怎樣？答：在低比轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，揚(yáng)程隨流量的增加，下降較為緩和。當(dāng)比轉(zhuǎn)數(shù)增大時(shí)，揚(yáng)程曲線逐漸變陡，因此軸流泵的揚(yáng)程隨流量減小而變得最陡。在低比轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)(<200)，功率隨流量的增加而增加，功率曲線呈上升狀。但隨比轉(zhuǎn)數(shù)的增加(=400)，曲線就變得比較平坦。當(dāng)比轉(zhuǎn)數(shù)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(zhuǎn)數(shù)低時(shí)，效率曲線平坦，高效率區(qū)域較寬，比轉(zhuǎn)數(shù)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(fēng)機(jī)的主要缺點(diǎn)。為了克服功率變化急劇和高效率區(qū)窄的缺點(diǎn)，軸流式泵和風(fēng)機(jī)應(yīng)采用可調(diào)葉片，使其在工況改變時(shí)，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(diǎn)？答：凡幾何相似的泵或風(fēng)機(jī)，在相似工況下運(yùn)行時(shí)，其無因次系數(shù)相同。用無因次系數(shù)，可以繪出無因次性能曲線。用無因次性能參數(shù)、、，繪制無因次性能曲線時(shí)，首先要通過試驗(yàn)求得某一幾何形狀葉輪在固定轉(zhuǎn)速下不同工況時(shí)的、、與，值，然后計(jì)算出相應(yīng)工況時(shí)的、、、，并繪制出以流量系數(shù)為橫坐標(biāo)，以壓力系數(shù)、功率系數(shù)與效率為縱坐標(biāo)的一組—、—與—曲線。無因次性能曲線的特點(diǎn)是，由于同類泵與風(fēng)機(jī)都是相似的，同時(shí)沒有計(jì)量單位，而只有比值關(guān)系，所以可代表一系列相似泵或風(fēng)機(jī)的性能。因此，如把各類泵或風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線繪在同一張圖上，在選型時(shí)可進(jìn)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(yàn)方法得到，也可以用比例定律求得。用比例定律可以進(jìn)行性能參數(shù)間的換算，如已知轉(zhuǎn)速為時(shí)的性能曲線，欲求轉(zhuǎn)速為時(shí)的性能曲線，則可在轉(zhuǎn)速為時(shí)的—性能曲線上取任意點(diǎn)1、2、3…等的流量與揚(yáng)程代入比例定律，由可求得轉(zhuǎn)速為時(shí)與轉(zhuǎn)速為時(shí)相對(duì)應(yīng)的工況點(diǎn)、、…。將這些點(diǎn)連成光滑的曲線，則得轉(zhuǎn)速為時(shí)的—性能曲線。制造廠所提供的是通過性能試驗(yàn)所得到的通用性能曲線。第四章思考題:何謂汽蝕現(xiàn)象？它對(duì)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(xiàn)象。危害：（1）材料破壞（2）噪聲和振動(dòng)（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(xiàn)倒灌高度？答：提高吸水性能，使泵在設(shè)計(jì)工況下工作時(shí)不發(fā)生汽蝕。當(dāng)吸水池液面壓力等于該溫度下液體所對(duì)應(yīng)的飽和壓力Pv時(shí)，出現(xiàn)倒灌高度。電廠的給水泵與凝結(jié)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(jié)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，因此給水泵與凝結(jié)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(guān)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(duì)壓力最低點(diǎn)處靜壓能頭的富余能頭。二者關(guān)系：當(dāng)（＞）時(shí)，泵內(nèi)發(fā)生汽蝕；當(dāng)（＜＝時(shí)，泵內(nèi)不會(huì)發(fā)生汽蝕；當(dāng)（＝＝）時(shí)，處于臨界狀態(tài)。產(chǎn)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(shí)驗(yàn)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?yàn)槭褂闷g余量時(shí)不需要進(jìn)行換算，特別對(duì)電廠的鍋爐給水泵和凝結(jié)水泵，吸入液面都不是大氣壓力的情況下，尤為方便。同時(shí)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(zhuǎn)速后，對(duì)泵的汽蝕性能有何影響？答：對(duì)同一臺(tái)泵來說，當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，汽蝕余量隨轉(zhuǎn)速的平方成正比關(guān)系變化，即當(dāng)泵的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)數(shù)也是一個(gè)相似特征數(shù)？使用無因次汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)有何優(yōu)點(diǎn)？答：因?yàn)槠g比轉(zhuǎn)數(shù)是由流量相似定律和汽蝕相似定律推導(dǎo)而來的。因此也是一個(gè)相似特征數(shù)。優(yōu)點(diǎn)：不需要進(jìn)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(dāng)增大葉輪入口直徑；②增大葉片入口邊寬度。也有同時(shí)采用既增大又增大的方法。這些結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變，均應(yīng)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(zhuǎn)彎處的曲率半徑。這樣可以減小局部阻力損失。(4)葉片進(jìn)口邊適當(dāng)加長(zhǎng)。即向吸人方向延伸，并作成扭曲形。(5)首級(jí)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(tǒng)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(dòng)損失。即可適當(dāng)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(zhǎng)最短。(2)合理確定兩個(gè)高度。即幾何安裝高度與倒灌高度。(3)采用誘導(dǎo)輪。主葉輪前裝誘導(dǎo)輪，使液體通過誘導(dǎo)輪升壓后流入主葉輪(多級(jí)泵為首級(jí)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(dǎo)輪相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是軸向尺寸小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且不存在誘導(dǎo)輪與主葉輪配合不好，而導(dǎo)致效率下降的問題。所以，雙重翼離心泵不會(huì)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(gè)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(gè)翼型葉片背面，并擴(kuò)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(diǎn)是汽泡保護(hù)了葉片，避免汽蝕并在葉片后部潰滅，因而不損壞葉片。(6)設(shè)置前置泵。采用在給水泵前裝置低速前置泵，使給水經(jīng)前置泵升壓后再進(jìn)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(shí)除氧器的安裝高度也大為降低。這是防止給水泵產(chǎn)生汽蝕、簡(jiǎn)單而又可靠的一種方法。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(dāng)流量發(fā)生變化時(shí)，裝置揚(yáng)程也隨之發(fā)生變化。對(duì)于風(fēng)機(jī)，因氣體密度很小，形成的氣柱壓力可以忽略不計(jì)，即為零，又因引風(fēng)機(jī)是將煙氣排入大氣，故該風(fēng)機(jī)的管路特性曲線方程可近似認(rèn)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(diǎn)應(yīng)在縱坐標(biāo)靜揚(yáng)程處；風(fēng)機(jī)為一條過原點(diǎn)的二次拋物線，如圖所示。2.什么是泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)？泵（風(fēng)機(jī)）的揚(yáng)程（全壓）與泵（風(fēng)機(jī)）裝置揚(yáng)程（裝置風(fēng)壓）區(qū)別是什么？?jī)烧哂钟惺裁绰?lián)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(diǎn)，這點(diǎn)即泵在管路中的工作點(diǎn)。區(qū)別：泵(風(fēng)機(jī))的揚(yáng)程：是提供能量的,隨流量的增加揚(yáng)程降低,曲線下降。裝置揚(yáng)程：管路系統(tǒng)所消耗的能量，隨流量的增加，揚(yáng)程增加，曲線上升。關(guān)系：當(dāng)二者相等時(shí)，泵（風(fēng)機(jī)）穩(wěn)定工作。3.試述泵與風(fēng)機(jī)的串聯(lián)工作和并聯(lián)工作的特點(diǎn)？答：并聯(lián)特點(diǎn)：揚(yáng)程彼此相等，總流量為每臺(tái)泵（風(fēng)機(jī)）輸出流量之和。串聯(lián)特點(diǎn)：流量彼此相等，總揚(yáng)程為每臺(tái)泵（風(fēng)機(jī)）揚(yáng)程之和。4.泵與風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作的目的是什么？并聯(lián)后流量和揚(yáng)程（或全壓）如何變化？并聯(lián)后為什么揚(yáng)程會(huì)有所增加？答：（1）泵與風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作的目的是保證揚(yáng)程相同時(shí)增加流量。（2）兩臺(tái)泵并聯(lián)后的流量等于各泵流量之和，與各泵單獨(dú)工作時(shí)相比，兩臺(tái)泵并聯(lián)后的總流量小于各泵單獨(dú)工作時(shí)流量的二倍，而大于一臺(tái)泵單獨(dú)工作時(shí)的流量。并聯(lián)后每臺(tái)泵工作流量較單獨(dú)工作時(shí)的較小。（3）因?yàn)檩斔偷墓艿廊允窃械?，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(dǎo)致總阻力增大，這就需要每臺(tái)泵都提高它的揚(yáng)程來克服增加的阻力，故并聯(lián)后揚(yáng)程大于并聯(lián)前揚(yáng)程。泵與風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作的目的是什么？串聯(lián)后流量和揚(yáng)程（或全壓）如何變化？串聯(lián)后為什么流量會(huì)有所增加？答：（1）泵與風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作的目的是提高揚(yáng)程。（2）兩臺(tái)泵串聯(lián)工作時(shí)所產(chǎn)生的總揚(yáng)程小于泵單獨(dú)工作時(shí)揚(yáng)程的二倍，而大于串聯(lián)前單獨(dú)運(yùn)行的揚(yáng)程。（3）因?yàn)閾P(yáng)程的增加大于管路阻力的增加，致使富裕的揚(yáng)程促使流量增加。6．為什么說單憑泵或風(fēng)機(jī)最高效率值來衡量其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性高低是不恰當(dāng)?shù)?？答：因?yàn)橹挥挟?dāng)泵與風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)位于高效區(qū)時(shí)，經(jīng)濟(jì)性才高。因此單憑泵或風(fēng)機(jī)最高效率值來衡量其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性高低是不恰當(dāng)?shù)摹?．泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)有哪幾種調(diào)節(jié)方式？其原理是什么？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：變速調(diào)節(jié)：原理是在管路特性曲線不變時(shí)，用變轉(zhuǎn)速改變泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線，從而改變工況點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是大大減少附加的節(jié)流損失，在很大變工況范圍內(nèi)保持較高的效率。缺點(diǎn)是投資昂貴。節(jié)流調(diào)節(jié)：原理是在管路中裝設(shè)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(dá)到調(diào)節(jié)的目的。①出口端節(jié)流：只改變管路特性曲線。優(yōu)點(diǎn)是方法可靠，簡(jiǎn)單易行。缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)方式不經(jīng)濟(jì)，而且只能在小于設(shè)計(jì)流量一方調(diào)節(jié)。②入口端節(jié)流：既改變管路特性曲線，也改變風(fēng)機(jī)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(diào)節(jié)會(huì)使進(jìn)口壓力下降，對(duì)于泵有引起汽蝕的危險(xiǎn)，只能適用于風(fēng)機(jī)。入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)：原理是改變風(fēng)機(jī)本身性能曲線。優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省功率。只適用于風(fēng)機(jī)。汽蝕調(diào)節(jié)：原理是利用泵的汽蝕特性來調(diào)節(jié)流量，改變泵本身的性能曲線。優(yōu)缺點(diǎn)：對(duì)通流部件損壞并不嚴(yán)重，可使泵自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，減少運(yùn)行人員，降低水泵耗電。如果汽輪機(jī)負(fù)荷常變，特別是長(zhǎng)期在底負(fù)荷下時(shí)采用汽蝕調(diào)節(jié)會(huì)使壽命大大降低。只適用于泵?？蓜?dòng)葉片調(diào)節(jié)：原理是動(dòng)葉安裝角可隨不同工況而改變，通過改變泵與風(fēng)機(jī)本身的性能曲線來調(diào)節(jié)流量。泵與風(fēng)機(jī)在低負(fù)荷時(shí)的效率大大提高。在較大流量范圍內(nèi)幾乎可以保持高效率，避免了采用閥門調(diào)節(jié)的節(jié)流損失。變頻調(diào)節(jié)：通過改變電源頻率來調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而改變泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線，從而改變它們的工作點(diǎn)。變頻調(diào)速節(jié)能效果明顯，且易于實(shí)現(xiàn)過程自動(dòng)化。但變頻調(diào)速器的功率不能適應(yīng)大型火力發(fā)電廠主要泵與風(fēng)機(jī)的需要，功率因素也不是非常高，在實(shí)際應(yīng)用中，以中小型泵與風(fēng)機(jī)的調(diào)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(yīng)使效率不致大幅度下降為原則。因此，對(duì)于不同的泵應(yīng)采用不同的切割或加長(zhǎng)方式。對(duì)于＜60的低比轉(zhuǎn)數(shù)多級(jí)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(dǎo)葉之間的間隙不變，液流有較好的引導(dǎo)作用，但園盤摩擦損失仍保持未變而導(dǎo)致效率下降。因此是否同時(shí)切割前后蓋板要視具體情況而定。