《泵与泵站》第二章课后习题答案

文档鉴赏 泵与泵站泵与泵站 第二章第二章 课后习题答案课后习题答案 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 mPPH a 20101310 11 进水水箱测压管水头 表示在泵轴以下 mPPH a 21018 010 22 mHHHST22 2 20 21 2 泵的吸水地形高度 mHHss2 2 3 泵的压水地形高度 mHHsd20 1 2 解答 如图 a mH ass 3 据题意 mHHH assCssbss 3 以泵轴为基准面 1 b 水泵位置水头 Ab HZ b 水泵吸水池测压管水柱高度 mh51015 0 b 水泵吸水池测压管水头 mHhZH Ab 5 测 b 水泵 mHHHH AAbss 35500 测 解得 mHA2 2 c 水泵位置水头 在泵轴以下 mZc5 c 水泵吸水池测压管水柱高度 1010101 cc PPh c 水泵吸水池测压管水头 151010105mPPhZH ccc 测 c 水泵H mPPHH cccss 31015151000 测 解得 atmPc2 1 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 7 5 1 i 压水管沿程水头损失系数 6 11 1 i 真空表读数 见 P24 公式 2 30 2 z 2 2 1 g v hHH ssdv 真空表安装在泵轴处 0 2 z 文档鉴赏 则 g v hHH sssv 2 2 1 计算水泵的吸水管流速 sm D Q A Q v s 27 1 4 4 014 3 16 0 4 22 1 1 泵吸水地形高度 mHss33235 吸水管水头损失 mlihs17 1 1300057 0 1 11 则 真空表读数OH25 4 8 92 27 1 171 1 3 2 2 mHv 760mmHgOH101 2 matm 则 mmHg2337625 4 OH25 4 2 m 真空度 5 57100 OH10 OH25 4 OH10 100 2 22 m mm P PP a va 2 泵的静扬程 mHST 5 52101232 5 74 压水管水头损失 mlihd32 3 12000116 0 1 22 管道总水头损失 mhhh ds 49 4 32 3 17 1 总扬程 mhHH ST 99 5649 4 5 52 3 轴功率 kw66 127 7 01000 99 5616 0 8 91000 1000 gQH N 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 0 0 断面 g P g P g v ZE a 00 2 0 2 0 00 1 1 断面 g P g vz H g P g v ZE ss 1 2 11 2 1 11 2 2 2 2 2 断面 g P g vz H g P g v ZE ss 2 2 22 2 2 22 2 2 2 3 3 断面 g P g v H g P g v ZE a ST 22 2 33 2 3 33 吸水管水头损失 g vz HH g vz H g PP EEh ssvss a s 2222 2 1 2 11 10 文档鉴赏 得 g vz HhH sssv 22 2 1 压水管水头损失 STssdSTss a d H g vvz HHH g vvz H g PP EEh 2222 2 3 2 2 2 3 2 22 32 得 STssdd H g vvz HhH 22 2 3 2 2 泵装置总扬程 dv HHH 则 STssdsssdv H g vvz Hh g vz HhHHH 2222 2 3 2 2 2 1 总水头损失 STds H g v g vv zhh 22 2 3 2 2 2 1 ds hhh z g vv g v Hh ST 22 2 2 2 1 2 3 忽略流速差 即 21 vv 0 2 2 2 2 1 g vv 压力表和真空表沿泵轴安装 即则最后 0 z g v hHH ST 2 2 3 5 解答 泵的基本方程式 1 1 222 2 222 2 22 ctgCuu g ctgCu g u uC g H rruT 叶轮出口牵连速度 s m25 21 60 28 0 14 3 1450 60 2 2 Dn u 叶轮出口面积 2 222 m035 0 04 0 28 0 14 3 bDF 径向流速 s m57 38 035 0 2 T 2T T r Q Q F Q C 代入基本方程式 得理论特性曲线 TTT QctgQH86 14408 40 3057 3825 2125 21 8 9 1 2 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 因为 在泵的基本方程式的推导过程中 液体密度 被消掉了 因此 水泵的理论扬程 和液体密度无关 水泵的实际特性曲线是在水泵的理论扬程 HT和 QT关系曲线的基础上减去 各种泵内的损失绘制的 液体的其他物理特性和水相同 则 其在水泵内部的各种损失和输 送水时一样 因此 水泵的特性曲线 Q H 不变 文档鉴赏 水泵的轴功率和液体密度 有关 N 和成正比 当时 1000 gQH N 水 3 1 则功率变为原来的 1 3 倍 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 d H 泵的压力表读数 和密度成正比 当时 则变为原来的 1 3 MPa dd gHP 水 3 1 d P 倍 3 以吸水池水面为基准面 吸水池和高位水池的高度差 mZ48 高位水池的测压管内液柱高度 m gg PP h a 9 7 3 1 1210013 1 5 水 静扬程 mhZHST 9 559 748 7 解答 测压管水头 hZHg 测 位置水头Z 测压管内水柱高度 压强水头 hg 管道水头损失 计算段前后测压管水头差 12 HHh 2 SQ 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 1 A B 读数一样 测压管水面高度一样 因为 闸阀全开 阀门前后的水头损失不计 则 A B 点压力相同 2 A 表读数增大 B 表读数减小 A 测压管水面高度增加 B 测压管水面高度减小 因为 闸阀关小 流量减小 水泵的工况点向流量 Q 减小 扬程 H 增大的方向移动 水泵的总扬程 真空表读数 闸阀关小时 流量减小 dv HHH g v hHH sssv 2 2 1 则减小 减小 不变 则读数减小 而总扬程是增大的 因此是增大 s h 1 v ss H v HH d H 的 即 A 表读数增大 闸阀关小 闸阀段的水头损失增大 则 A B 压力表 或测压管高度 之差即为闸 阀段的水头损失 B 点的压力表读数亦可表示为 闸阀关小 流量减小 BDBD hH 文档鉴赏 减小 不变 则 B 点的压力表读数减小 对应的测压管水面高度减小 2 QSh BDBD BD H 3 C 表读数减小 C 比压管水面高度增加 因为 如 1 问中 读数减小 即 C 表读数减小 又因为 C 表处为负压 C 表 v H 读数减小 对应的测压管水面高度增加 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hHH ST ST H 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 ST H 12 解答 意义 和定速运行时水泵工作的高效段相比 通过调速运行 水泵形成了 一系列的 Q H 曲线 对应着一系列的高效段 从而将一个泵的高效工作段扩展为一个高效区 大大扩展了水泵的高效工作范围 从而有效的解决了供水过程中 水量逐时变化情况下 水 泵的高效 节能工作的问题 13 解答 优点 1 保持管网等压供水 即静扬程不变 2 节能 注意 1 调速后的转速和水泵的临界转速不能重合 接近或成倍数 2 调速不能超过泵的额定转速 即一般不轻易调高 3 为了节约投资 一般采用定速泵和调速泵并联工作 4 泵的调速范围应该保证调速泵和定速泵的工况都在高效段运行 14 解答 比转速不变 因为调速后满足比例率 2 1 2 1 n n Q Q 2 2 1 2 1 n n H H 比转速 4 3 1 1 1 1 65 3 H Qn ns 比转速 1 4 3 1 1 1 2 3 1 2 3 2 2 1 1 2 3 2 4 3 1 1 4 3 2 1 1 2 2 1 12 2 4 3 2 2 2 2 65 365 3 65 3 65 3 ss n H Qn nn nn H Q n Hn n Qn n H Qn n 文档鉴赏 15 解答 据已知 比例尺 4 1 实 D Dm min 730 11Q8 0rnsLmH mmm 实际泵min 960rn 实 根据相似律 实实 n n Q Q mm3 s 2 2 实实 n n H H mm 则 实际泵流量 sL n nQ Q m m 926 730 4 1 96011 33 实 实 m n nH H m m 22 730 4 1 9608 0 2 2 2 22 2 实 实 16 解答 该水泵的比转速 min 100 50 032 0 290065 3 65 3 4 3 4 3 r H Qn ns 参考 P54 的相对性能曲线 min 100rns 铭牌上参数即为 sLQ 32 0 mH50 0 kwN 9 22 0 5 68 0 根据公式 0 QQQ 0 HHH 0 NNN 17 解答 min 12718000706 0 rns 我国的比转速为美国的 0 0706 倍 日本的 0 47 倍 18 解答 12Sh 19 水泵的特性曲线见 P60 图 2 50 据题意 已知 mHST14 52 225msS mmD290 2 则其管道特性曲线为 22 22514QSQHhHH STST 绘制 管道特性曲线 hQ L s Q150175187 5200225250 m3 s Q0 150 1750 18750 20 2250 25 H19 120 921 923 025 428 1 曲线交曲线于 A 点 A 点即为水泵的工况点 对应流量为 hQ HQ QA 195L s 扬程 HA 22 8m 文档鉴赏 流量减少 12 则减少后流量为 QB 1 12 196 171 6L s 扬程为 其工况点移动到 B 171 6 20 6 点mQH BB 6 2022514 2 其等效率曲线系数 s2 m5 700 1716 0 6 20 22 B B Q H k 等效率曲线 22 700QkQH 绘制 等效率曲线 2 kQH L s Q150175187 5200225250 m3 s Q0 150 1750 18750 20 2250 25 H15 821 424 628 035 443 8 曲线过 B 点 交曲线于点 点即为水泵对应 B 点的相似工况点 2 kQH HQ B B 对应流量为 185L s 扬程 24 0m B Q B H 根据切削律 BB B D D Q Q 2 2 切削后叶轮直径 mmD Q Q D B B B 267290 185 6 171 22 切削量 9 7 100 290 267290 100 2 22 D DD B 文档鉴赏 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 150200250300 19 解答 铭牌的参数为泵设计工况时的参数 即水泵的水力效率最高时的工作参数 因此在描述水泵性能时 应该强调前提是在设计工况时在设计工况时 泵能打多少水 扬程多高 21 解答 1 相当于水泵和水箱联合供水的工作方式 14SA 10 泵特性曲线见 P32 以吸水池水面为基准面 密闭高位水箱的测压管水头为 mHc481015 3100 0 123 B 点测压管水头为 mHB404212100120 水泵特性曲线折引到 B 点 折引后 22 200 QHQSHhHH ABAB 水池供水特性曲线折引到 B 点 22 13048QQSHhHH BCcBCcc 绘制 水泵折引后特性曲线 HQ L s Q080160240320400 m3 s Q00 080 160 240 320 40 H727776736959 AB h 01 35 111 520 532 0 H 7275 770 961 548 527 0 绘制 高位水池供水折引后特性曲线 c HQ Q H hQ 2 kQH A QA HA B QB HB B B Q B H 文档鉴赏 L s Q080160240320400 m3 s Q00 080 160 240 320 40 c H484848484848 BC h 00 8 3 3 7 5 13 3 20 8 H 4847 2 44 7 40 5 34 7 27 2 绘制 直线 交于 C 点 则 C 点对应的流量 QC 245L s 为高位40 B H c HQ 水箱的出流流量 交于 A 点 过 A 点做纵轴平行线 交于 A 点 A HQ HQ 点即为水泵的工况点 对应流量为 QA 350L s 扬程 HA 65m B 点的流量 sLQQQ CAB 595350245 0 20 40 60 80 080160240320400480 图 1 2 相当于水泵同时向两个水箱供水的问题 如上图 绘制 水泵折引后特性曲线 HQ 绘制 直线 交于 A 点 过 A 点做纵轴平行线 交40 B H HQ 于 A 点 A 点即为水泵的工况点 对应流量为 QA 350L s 扬程 HA 65m HQ 水泵到水池 C 的流量 sLQQQ BAC 31040350 Q H Q H Q HC HB C A