核电站通用机械与设备复习题.doc

核电站通用机械与设备复习题一、名词解释(15分，每小题3分)1、泵的扬程指单位重量的液体流经泵时所获得的能量增加值，单位m。2、有效功率单位时间内通过泵或风机的流体所获得的有效能量。4、反作用度指压能与总能量（即理论扬程）之比。5、滑移系数有限多叶片时叶轮出口的流体相对速度产生了滑移，使绝对速度的周向分量从无限多叶片时的c2u减少到c2u，理论扬程从HT减少为HT，HT与HT的比值称为滑移系数。6、叶片式泵的必需汽蚀余量液流进入泵后，在未被叶轮增加能量前，由流速变化和水力损失引起的压力能头降低的那部分数值。7、泵与风机的工作点将泵或风机的性能曲线与管路特性曲线用同样的比例尺绘在同一坐标图上，则两条曲线相交于M点，M点即是泵或风机在管路中的工作点。该点泵或风机的压头等于管路装置所需克服的阻力，从而达到能量平衡、工作稳定。8、泵的汽蚀是指泵在工作中当泵体内某处的压力降低到液体在该温度下的汽化压力以下时，产生了汽泡，在汽泡破裂时，液体质点从四周向汽泡中心加速运动，以极高的速度连续打击泵体内表面，金属表面逐渐因疲劳而破坏。伴随着这一过程，掺杂在液体中的某些活泼气体（如氧气等），又对金属起着腐蚀作用，我们称这种双重作用为泵的汽蚀。9、翼形机翼的横断面形状称为翼型。10、往复泵的指示功率单位时间内活塞对液体所作的功11、往复泵的惯性水头在往复泵中由于液体变速运动所引起的能头，它与液体的加速度成正比，与管路的长度成正比。12、伴随射流在湍流射流的分类中，将射流射入流动的流体的射流称为伴随射流。13、射流泵的扬程比射流泵的扬程与工作扬程之比。14、安全阀是一种自动阀门，它不借助任何外力而是利用介质本身的能力来排出一额定数量的介质，以防止系统内压力超过预定的安全值。当压力恢复正常后，阀门再行关闭并阻止介质外流。15、自动式减压阀是通过启闭件（阀瓣）的节流作用，将阀门进口端的压力降至某一个需要的出口压力，并在阀门进口端压力及流量发生变化时，能利用自身介质的能量，自动的调节流量保持出口端压力基本稳定的阀门。二、填空题(30分，每空1分)1、 离心泵的过流部件是（吸水室）、（叶轮）和（压水室），其中对液体做功的是（叶轮）。2、 按液体吸入叶轮方式的不同，可将离心泵分为（单吸）式泵和（双吸）式泵。3、 按泵壳接缝剖分型式可将离心泵分为（分段）式泵和（中开）式泵。4、 叶轮出口叶片安装角2g90的叶轮称为（后弯）叶片型叶轮；叶轮出口叶片角2g90的叶轮称为（径向）叶片型叶轮；叶轮出口叶片角2g90的叶轮称为（前弯）叶片型叶轮。5、 液体在叶轮中流动速度三角形由三个矢量表示，它们是（绝对）速度、（圆周）速度、和（相对）速度 。6、 泵在把机械能转换为所抽送液体能量的过程中，伴有各种损失，其中主要的三种损失为（机械损失）、（容积损失）、（水力损失）。7、 在泵或风机中，当实际流量q与设计流量qd不等时就会产生(冲击)损失。8、 离心泵在启动时，排出调节阀应（关闭），是因为此时功率最（小），以（减小）启动电流，保护电机。9、 防止离心泵产生汽蚀的条件是（有效）汽蚀余量应大于（必需）汽蚀余量。10、 有效汽蚀余量与吸液管路特性及液体汽化压力（有）关，与泵本身的结构尺寸（无）关。11、 必需汽蚀余量与吸液管路特性及液体汽化压力（无）关，与泵本身的结构尺寸（有）关。12、 几何相似是指两泵任何对应（尺寸）之比等于比例常数，对应的（角度）应相等。13、 运动相似是指两泵对应（速度）之比等于比例常数，对应的（速度角）相同。14、 同一台离心泵，当转速提高1倍时，其流量是原来的（2），扬程是原来的（4）倍，功率是原来的（8）倍。15、 若一台尺寸为D的模型泵按相似原理扩大成尺寸为2D的实物泵，转速相同，则实物泵的流量是模型泵的（8）倍，扬程是模型泵的（4)倍，功率是模型泵的（32）倍。16、 几何相似的泵在各自最高效率点处的工况相似，比转数（相）等，比转数不同的泵其几何形状（一定不）相似，比转数相同的泵，其几何形状（不一定）相似。17、 比转数高的泵，对应效率最高时的流量（大），扬程（小），因而叶轮的直径比D2/D1较（小），b2 /D1较（大）。18、 不同转速下，泵相似工况点的性能参数的变化规律用（比例）定律来确定。19、 两台性能相同的泵并联后总流量（小）于单泵工作时流量的2倍。20、 两台性能相同的泵串联后总扬程（小）于单泵工作时扬程的2倍。21、 在离心泵中经常采用的轴封型式有（填料）密封和（机械）密封。22、 在200D603型离心泵型号中其数字表示的意义为：（吸入管直径）为200mm，（扬程）为60m，（级数）为3，D表示是（分段式多级离心泵）23、 目前轴流式泵与风机的设计常用的理论是（升力法）24、 翼型的空气动力特性是指翼型上的（升力和阻力）与翼型的（几何形状、气流参数）的关系。25、 在往复泵上配置空气室的目的是（减少流量和压力的脉动）。26、 对于往复泵的泵阀(包括吸入阀和排出阀)，它的开启与关闭是靠（作用在阀两侧液体的压差自动）实现的。27、 往复泵的液缸数越（多），合成瞬时理论流量越趋向均匀，并且（奇）数缸比（偶）数缸均匀化效果更加好。28、 通常在（高）压、（中小）流量时采用柱塞泵，而在（低）压、（大）流量时采用活塞泵。29、 液体在射流泵内的运动属于（有界伴随）射流。30、 射流泵的面积比是指（喉管断面面积）/（喷嘴出口断面面积）31、 射流泵的（出口排出液体流量）、（射流泵的扬程）、（射流泵的效率）之间关系的特性曲线，称为射流泵的有量纲特性曲线。32、 射流泵的工作压力越（高），射流泵抗汽蚀的能力越差。33、 射流泵的面积比越（大），射流泵的抗汽蚀性能越好。34、 阀门按结构特性来分类，可以分成（截门形）、（闸门形）、（旋塞形）、（旋启形）和（蝶形）35、 关闭件是直接影响阀门可靠性的重要部件，关闭件的密合形式有：（平面密合）；（锥面密合）；（球面密合）；（刀形密合）；36、 节流阀，也叫针形阀，它以（改变通道面积）的形式来调节流量和压力。最常见的节流阀阀瓣为（圆锥）形状三、选择题(14分，每小题2分)1. 泵的扬程是指单位重量的液体（A）。A流过泵后的总能量增值B流过泵后的压力能头增值C流过泵后能被排送的高度D从叶轮中获得的能量2. 液流角是指（C）。A绝对速度与圆周速度夹角B叶片在叶轮出口处的切线方向与圆周速度反方向间的夹角C液流相对速度与圆周速度反方向间的夹角D绝对速度与圆周速度反方向间的夹角3. 若液流进入叶轮流道时无预旋则（B）。AC10BCu10CCr10Dw104. 叶轮反作用度决定叶轮流道的形状。当0.51时，叶片的形状为( B )A. 前弯式； B. 后弯式； C. 径向式； D. 三种都可能5. 比转数不同的离心泵其几何形状（C）相似。A不一定B一定C一定不D不一定不6. 水力功率是指（A）。A单位时间内做功元件所给出的能量B单位时间内泵排出口流出的液体从泵中取得的能量C轴功率乘以水力效率D有效功率乘以水力效率7. 泵在其高效工作区内工作时效率不低于最高效率的（B）。A90B93C95D978. 必需汽蚀余量与（A）有关。A泵本身的结构B吸液管路特性C当地大气压力D液体汽化压力9. 泵的特性一般是用流量-扬程曲线表示，哪种泵它的流量与扬程是无关的？( A )A. 往复泵； B. 射流泵； C. 轴流泵； D. 离心泵10. 下列（B）方法不能调节泵的运行工况？A. 阀门节流阀；B. 改善泵的起动特性；C. 改变泵的转速；D. 改变泵的运行台数11. 设有三台相同的水泵，当一台工作时，测得流量为Q，若三台泵并联工作，总流量为( C )A. 大于3Q； B. 等于3Q； C. 小于3Q； D. 不一定，取决于管路特性12. 下列轴流式叶轮能量方程式中正确的是（D）A.；B.；C.；D.；13. 射流泵的扬程是指（B）A. 单位重量工作液体在射流泵入口所具有的能量；B. 单位重量被抽送液体流过射流泵所得到的能量；C. 工作扬程与被抽送液体扬程之差；D. 工作扬程与被抽送液体扬程之和14. 射流泵的工作流体的压力越大，射流泵的抗汽蚀能力( A )。A. 越差； B. 越好； C. 不一定； D. 没关系15. 若两台射流泵动力相似，则下列选项中可以不成立的选项为（C）：A. 面积比m相等； B. 流量比q相等； C. 雷诺数Re相等； D. 相对粗糙度/R相等。16. 往复泵的理论平均流量与（D）无关A. 活塞直径； B. 活塞行程； C. 泵的转速； D. 泵的扬程17. 往复泵活塞表面压力在（C）时最低。A. 排出过程开始； B. 排出过程结束； C. 吸入过程开始； D. 吸入过程结束18. 在阀门中有些阀门只许介质单向流动，安装时有方向性，请在下列阀门中选择一个属于这类的阀门。( B )A. 闸阀； B. 截止阀； C. 浮动球阀； D. 屋脊式隔膜阀19. 请在下列阀门中选择一个能起节流作用的阀门。( C )A. 截止阀； B. 旋塞阀； C. 蝶阀； D. 闸阀20. 大口径阀门的公制口径为350至1200毫米。下列阀门中最不可能是大口径阀门的是：( D )A. 闸阀； B. 蝶阀； C. 固定球阀； D. 浮动球阀21. 活塞式减压阀若其膜片因疲劳或损坏而损坏，可能出现什么故障？( D )A. 介质倒流； B. 密封面损坏； C. 阀门不通； D. 阀门直通四、简答题(16分，每小题4分)1. 简述泵的功能是什么？答：泵的功能是把液体从一个容器输送到另一个容器或设备。借助泵的运行，液体可以从低处送往高处，或者在一个封闭回路内造成流体的不断循环。2. 比例定律表示了同一台泵或风机在转速变化时各参数的变化关系。比例定律的关系式有哪些？答： 3. 简述汽蚀现象对离心泵工作将造成什么影响？答：(1) 对流道的材料造成破坏；(2) 使泵性能下降；(3) 产生噪声和振动。4. 提高泵抗汽性能应从那几方面考虑？答：(1) 改进泵本身的结构参数或结构型式，使泵具有尽可能小的必需汽蚀余量；(2) 合理地设计泵前吸入系统装置及其安装位置，使泵入口处具有足够大的有效汽蚀余量；(3) 泵的合理使用和运行。5. 简述离心泵启动前排气的原因。答：离心泵的工作原理是利用大气压作用的旋转机械，在泵壳真空条件下的吸程才只10米左右，一旦泵壳内有气压存在，由于气体密度远低于液体密度，气体所获得的压头不足以将液体从吸入液面提升到叶轮内，因此离心泵将无法工作，所以离心泵启动前必须排气或灌泵。6. 为什么对离心泵希望要在关闭出口阀的情况下起动？答：离心泵的q-N曲线是上升的，即水泵的轴功率随着流量的增加而增大，流量为零时，轴功率最小，为避免水泵起动时电动机过负荷，希望离心泵在关闭出口阀下起动为好。7. 多台离心泵的串联运行有什么特点？答：特点：流量相等、压头相加。 1）.串联时的总压头小于每台泵单独运行时的压头之和，同时又大于每台泵单独运行时的压头； 2）.串联运行后的流量比其中任何一台泵单独运行时的流量高。8. 多台泵的并联运行有什么特点？应注意什么？答： 特点：压头相等、流量相加。 1）.并联时的总流量小于每台泵或风机单独运行时的流量之和，同时又大于每台泵或风机单独运行时的流量；2）.并联运行后的扬程比每台泵或风机单独运行时的扬程高；3）.几台泵或风机并联运行时的最高压头不应超过其中任何一台单机运行时的最高压力，否则该机将出现倒灌现象。9. 简述泵与风机的调节方法有哪些？答：方法有：1）节流调节2）入口导流器调节3）转速调节4）汽蚀调节10. 轴流式风机有哪些型式，请简述之。答：有四种：1）在机壳中仅有一个叶轮，而没有导流叶片；2）在机壳中装有一个叶轮和一个固定的出口导叶；3）在机壳中装有一个叶轮和一个固定的入口导叶；4）在机壳中装有一个叶轮，并具有可调进口导叶和固定的出口导叶。11. 往复泵的压头、流量、速度之间有什么的关系。答：往复泵是按容积输送方式运行的，由于液体具有不可压缩性，理论上讲压头可以是无穷大，只要原动机有足够的功率，往复泵有足够的强度且有相应的密封性能。因此往复泵的压头流量曲线具有竖直线的性质。往复泵的流量正比于速度。12. 为什么在往复泵输出回路中要有压力保护措施？答：因为往复泵的工作原理是容积传输，而液体又具有不可压缩性，因此很容易发生超压危险。13. 请简述往复泵中实际流量比理论流量小的原因。答：原因：由于排出阀和吸入阀开闭的迟缓所引起的泄漏；阀、活塞和缸体、活塞杆和填箱的不严密引起的泄漏；在吸入管路降压时由于溶存气体等形成的空气囊而减少了流量；当工作压力较高时，不能忽略液体的压缩性。14. 明杆式闸阀有哪些优缺点？答：优点：(1)启闭程度可以从螺纹中看出，便于操作；(2)对于阀杆螺纹的润滑和检查很方便；(3)特别是螺纹与介质不接触，可避免腐蚀性介质的腐蚀。缺点：螺纹外露，容易粘上空气中的尘埃，加速磨损。15. 蝶阀的优点有哪些？答：轻巧，比其他阀门要节省许多材料；结构简单；开闭迅速(只需旋转90)；切断和节流都能用；流动阻力小；操作省力。五、计算题(25分，共4小题)1. 采用图1装置测定离心泵的性能。泵的吸入和排出管内径分别为100mm和80mm，两测压口间垂直距离为0.5m，泵的转速为2900rpm,用20清水作为介质时测定，数据为：流量15 L/s，泵出口处表压2.55105Pa，进口处真空度2.67104Pa，电机功率6.2kW(电机效率93%)。求该泵的流量、扬程、轴功率和效率。图1解：在转速为2900rpm下泵的流量：qv1510-3360054m3/h泵的压头：在真空表和压强表所在截面1-1与2-2间列柏努利方程式中： (z2z1)0.5m， p22.55105Pa(表)， p12.67104Pa(表)， Hf0轴功率：N=6.20.935.77 kW效率：故该泵主要性能为：qv=54m3h， H=29.5m, N=5.77 kW，=75.2%，n=2900rpm 2. 某离心泵输送750kg/m3的汽油，实测到泵出口压力表读数0.15MPa，入口真空表读数为300mm汞柱，两表测点的垂直距离（表位差）为0.5m，吸入管与排出管直径相同，试求以液柱表示的泵实际扬程。解： 油柱式中：pDpapD(表)pSpahSV汞gcDcS0.5 26.3m(油柱)3 某水泵工作时测得流量qv50m3/h，轴功率N6.58kW，同时测得在泵排出管处压力表读数pD3.1105Pa，吸入真空度HS250mm汞柱，并知两测压点垂直距离ZSD0.35m，吸排管径相同，求此时泵的扬程及效率为多少？（汞13600 kg/m3）有效扬程水柱式中：pDpapD(表)pSpahSV汞gcDcS0.35 35.4m(水柱)有效功率4.82kW效率73.25%4 某离心水泵装置实测得吸入口真空度300mm汞柱，排出口压力表读数0.3MPa，表位差为0.8m，吸入管直径为100mm，排出管直径为75mm，流量表读数为76m3/h，电动机功率表度数为12.5kW，电动机效率为0.94，泵与电动机直联，试计算离心泵轴功率、有效功率和泵的总效率各为多少？有效扬程水柱式中：pDpapD(表)pSpahSV汞g=4.78 m/s=2.69 m/s36.3m(水柱)有效功率7.51kW轴功率N=12.50.94=11.75kW泵的总效率63.9%5 有一离心泵叶轮，D2182mm，b27mm，2g30，D190mm，20.9，n1450r/min，进入叶轮无预旋(1=90)。试求：当理论流量qT7.2m3/h时的cr2及HT各为多少？按比例画出出口速度三角形。0.56m/s 13.8m/sc2uu2c2rctg2g13.80.56ctg3012.83m/s13.812.8318.1m（水柱）出口速度三角形（略）u2c2w2 c2uc2r 22g6. 有一离心水泵，叶轮外径D2250mm，叶轮出口宽度b29mm，叶片出口安装角2g30，20.9，转速n2960r/min，理论流量qT0.02m3/S，设液体进入叶轮无预旋，求u2，w2，c2及2。无限多叶片叶轮的理论扬程HT。若叶片数Z8，计算实际叶轮的理论扬程HT。解：速度三角型如图所示。 38.7m/s3.15m/s c2uu2c2rctg2g38.73.15ctg3033.24m/s 33.39m/sw2c2r/sin303.15/sin306.3m/s5.4138.733.24131.26m（水柱） 25.65m/s38.725.65101.29m（水柱）7. 某离心泵叶轮，D2200mm，b210mm，2g30，20.9，n1450r/min，进口无预旋，取叶片进出口径向分速cr1cr2，理论流量qT7.2 m3/h，求无限多叶片叶轮的理论扬程HT，其中动扬程、势扬程、反作用度分别为多少？ 15.2m/s0.35m/s c2uu2c2rctg2g15.20.35ctg3014.6m/s15.214.622.65m（水柱）10.88mHp=HTHd=22.6510.88=11.77m=Hp/HT=11.77/22.65=0.528 具有翼展10m，翼弦长1.8m机翼的飞机，以112m/s的航速向前飞行，如果这时机翼冲角为1，升力系数为0.326，阻力系数为0.076，那么升力L和阻力D各为多大？设飞机本体的影响忽略不计，空气密度为1.2kg/m2。解：根据升力阻力计算式：4.416103 (N)1.03103 (N)9 一单级轴流泵，n300rpm，观察直径980mm处的叶栅，水以c14.01m的速度从轴向流入叶轮，又以c24.48m/s的速度从叶轮流出，试求其理论能头HT为多少？解：（1）画出进出口速度三角形如图所示uw2c2w2uc2uc2z2出口速度三角形uw1c11进口速度三角形（2）15.4m/sc1u=0c2z=c1z=c1=2m/s=3.14m10 已知条件同上题，试求叶轮进、出口相对速度角的变化（21）。解：由速度三角形知0.261所以114370.3所以21642因此212511 有一单级轴流式风机，转速n=1450r/min，在半径为25cm处，空气沿轴向以24m/s的速度流入叶轮，并在叶轮入口和出口相对速度之间偏差20，求此时的理论全压力。空气密度为1.2kg/m2。解：（1）画出进出口速度三角形如图所示uw2c2w2uc2uc2z2进出口速度三角形1c1w1（2）37.96m/s由速度三角形知0.6322所以132.321+2052.3另外：c2z=c1z=c119.41m/s=884.2Pa12 有一轴流式风机，转速为1450r/min，在叶轮半径为38cm处，空气以33.5m/s的速度沿轴向流入叶轮，全压力为692.8N/m2，求在这个半径上的进、出口相对速度。空气密度为1.2kg/m2。解：（1）画出进出口速度三角形示意图如图所示uw2c2w2uc2uc2z2进出口速度三角形1c1（2）57.7m/s66.72m/s=10.01m/s=58.28m/s13 有一单级轴流式风机，采用机翼型叶轮，已知该翼型的空气动力特性如图3-5所示，翼型安装角为33，叶片数为14，翼弦长为67mm，转速为1450r/min，在叶轮半径为25cm处，空气以24m/s的速度沿轴向流入叶轮，试用升力法求该叶轮的理论风压、出口的绝对速度以及进、出口相对速度角的变化。空气密度为1.2kg/m2。解：uw2c2w2uc2uc2z2进出口速度三角形1c1（1）画出进出口速度三角形示意图如图所示（2）采用升力法计算理论风压37.96m/s由速度三角形知0.6322所以132.3冲角：10.7从图3-5查得升力系数CL为0.8，阻力系数CD为0.05。进口相对速度：44.91m/s3.58弦长：0.1122m理论风压：536.95Pa（3）叶轮出口绝对速度出口周向分速=11.8m/s=26.74m/s（4）叶轮出口相对速度角0.917所以：242.53（5）叶轮进出口相对速度角的变化2142.5332.310.2314. 某电厂有一凝结水泵，当流量Q1=35m3/h时的扬程H=62m，用1450r/min的电动机拖动，此时泵的轴功率P=7.6kW，当流量需要提高到Q2=70m3/h时，原动机的转速提高到多少才能满足要求？此时，扬程和轴功率各为多少？解： 15. 有一水泵，当转速n=2900r/min时，流量Q=9.5m3/min，扬程H=120m，另有一和该泵相似制造的泵，流量Q2=38m3/min，H=80m，问叶轮的转速应为多少？解： 16.某离心油泵装置如图2所示。已知罐内油面压力pA与油品饱和蒸汽压pV相等，该泵转速n1450r/min，最小汽蚀余量hrk0Q2，取安全余量为0.4，则h0.4hr0.4+k0Q2，吸入管内流动阻力损失hfk1Q2，试分别计算：当Hg18m，Q0.5m3/min时，泵的h4.4m，吸入管路阻力损失hf2m，此时泵能否正常吸入？保持Q0.5m3/min时，液面下降到什么位置，泵开始发生汽蚀？当Hg14m时，若保证泵安全运转，泵的最大流量为多少（设此时k0，k1不变）？若将泵的转速提高到n2900r/min，Hg18m，还能否正常吸入（设k0，k1不变）？图2解：0(8)26m hah可以正常吸入。汽蚀时hahrh0.44.40.44mHg1hahsu42即当液面下降到Hg16m时，泵开始发生汽蚀。16 8 haZsuhsu0(4)k1 Q2h0.4k0Q2解得Q0.387m3/min泵的最大流量为0.387m3/min1m3/min h0.4k0Q20.416116.4mh