《泵与风机_》思考题.doc

Xiaobogege1. 泵与风机可以分为哪几大类？发电厂主要采用哪种类型的泵与风机？为什么？答：a、按压力等级分类（1）泵：高压泵: 6MPa；中压泵: 26MPa； 低压泵:2MPa（2）风机：空压机:340kPa；鼓风机:15340kPa；通风机:15kPab、按工作原理分类（1）水泵： 叶片式：离心式；轴流式；混流式；旋涡式 容积式：往复式（活塞式、柱塞式等），回转式（滑片式、螺杆式等） 其他类型：真空泵、射流泵等（2）风机： 叶片式：离心式；轴流式；混流式 容积式：往复式（活塞压气机），回转式（罗茨式、螺杆式等） 发电厂中主要采用轴流十风机作为锅炉送，引风机，用轴流式水泵作为循环水泵。与离心式泵与风机相比轴流式泵与风机除了具有流量大，扬程（风压）低的特点外，在结构上还具有一下特点：1结构简单，紧凑，外形尺寸小，重量轻。2动叶可调轴流式泵与风机，由于动叶安装角可随外界负荷的变化而改变，因而变工况时调节性能好，可保持较宽的高效工作区3动叶可调轴流式泵与风机因轮毂中装有叶片调节机构，转子结构较复杂，制造安装精度要求高4噪声较大。2. 泵与风机有哪些主要的性能参数？铭牌上标出的是指哪个工况下的参数？答：1.流量：泵与风机在单位时间内所输送流体的体积或质量2.扬程：单位质量液体流过水泵叶轮所增加的能量 压力：单位质量气体流过风机叶轮所增加的能量3.转速：旋转机械在单位时间内的转动次数4.汽蚀余量：水泵叶轮进口处单位质量液体所必需具有的超过其汽化压力的富余能量5.功率：设备或装置系统的单位时间能耗值6.损失和效率：设备或装置系统内存在各种损失，其输出功率与消耗功率值不相等，两者之比称为效率铭牌上标出的都是指额定工况下的参数3. 水泵的扬程和风机的全压两者有何区别及联系？答：扬程：单位质量液体流过水泵叶轮所增加的能量 压力：单位质量气体流过风机叶轮所增加的能量4. 离心式泵与风机有哪些主要部件？各有何作用？答：1叶轮：将原动机的机械能传递给流体，使流体获得压力能和动能 2吸入室：以最小的阻力损失，引导液体平稳地进入叶轮，并使叶轮进口处的液体流速分布均匀。 3压出室：收集从叶轮流出的告诉流体，然后以最小的阻力损失引入压水管或次级叶轮进口，同时还将液体的部分动能转变为压力能。 4导叶：汇集前一级叶轮流出的液体，并在损失最小的条件下，引入次级叶轮的进口或压出室，同时在导叶内还把部分动能转换为压力能。 5密封环：为防止高压流体通过叶轮进口与泵壳之间的间隙泄露至吸入口 6轴段密封：泵轴通过泵体向外伸出，在转动部件与静止部件之间存在间隙。若泵内压力大于外界压力，流体则从间隙向外泄露。若吸入端处于真空状态，则空气通过间隙进入泵内，严重影响泵的工作。为减少这种泄露。5. 目前热立方电厂对大容量，高参数机组的引，送风机一般都采用轴流式风机，循环水越来越多采用斜流式泵，为什么？答：发电厂中主要采用轴流十风机作为锅炉送，引风机，用轴流式水泵作为循环水泵。与离心式泵与风机相比轴流式泵与风机除了具有流量大，扬程（风压）低的特点外，在结构上还具有一下特点：1结构简单，紧凑，外形尺寸小，重量轻。2动叶可调轴流式泵与风机，由于动叶安装角可随外界负荷的变化而改变，因而变工况时调节性能好，可保持较宽的高效工作区3动叶可调轴流式泵与风机因轮毂中装有叶片调节机构，转子结构较复杂，制造安第一章1.离心式和轴流式泵与风机的工作原理？离心式：利用旋转叶片带动风机旋转，借离心力作用，使得流体的压力能和动能得到增加。轴流式：利用叶轮机上的翼型叶片在流体旋转所产生的升力使流体能量增加。2.流体在旋转的叶轮内是如何运动的？各用什么速度表示？起速度矢量可组成怎样的图形？流体在旋转的叶轮内是一个复合运动。叶轮带动流体的旋转运动，称为牵连运动。用U表示。流体相对叶轮的运动叫做相对运动，用w表示。流体相对与机壳的运动叫做绝对运动，用v表示。V=U+W他们的矢量组成一个封闭的三角形。3.对离心式泵与风机当实际流体在有限叶片叶轮中流动时，起扬程（全压）与理想流体的无限多叶片叶轮中流动有何变化？如何修正？实际流体在无限叶片的叶轮中流动，流体惯性会产生反向的涡流，修正方法：一般采用经验公式计算，K或6然后对理论进行修正。4、为了提高流体从叶轮获得的能量，有几种方法？最常采用什么方法？为什么？转速N增大，加大的叶轮外径D2和绝对速度的周围分速度U。均可提高能量。但加大D1会使得损失增大，降低泵的效率。提高转速N，泵会受到汽蚀性能的限制。同时，风机也会受到噪声性能的限制，相比之下，提高转速N是常用方法。5.泵与风机的能量方程有几种形式？分析影响理论扬程的因素？HT=1/g（u2v2-u1v1），Pt=（u2v2-u1v1）对泵来说，进出口的圆周速度和绝对速度的圆周分速度是主要影响因素。对风机来说，除了进出口的速度影响外，密度也是影响因素。6，离心式泵与风机有哪几种叶片形式？对性能有什么影响？有什么离心不能的叶轮均采用后弯式叶片？后弯式叶片，径向式叶片，前变式叶片。随着流量的增加，后弯式的扬程越来越小，径向式的扬程不变，前变式的越来越大。后弯式的流道转弯曲变小，流体在叶轮出口绝对速度小，能量损失小，噪声低，泵常常用后弯式叶片。第二章1.泵与风机有哪几种机械能损失？分析损失原因，如何减少损失？机械损失，容积损失，流动损失。机械损失是在机械运动过程中克服摩擦造成的损失，减少机械损失要尽可能降低叶轮圆盘摩擦损失。容积损失是当叶轮转动时，转动部件与静止部件之间的间隙两侧产生的压力差，使部分获得能量流体冲高压侧通过间隙向低压侧泄漏。流动损失是流体在流道内流动时克服流动阻力产生的机械能损失。（1.选用高效流道2，提高制作工艺3.严格控制在合理流量范围内工作）2.轴流式空载运行时，功率为什么不为0？因为此时功率等于泵与风机空转时机械损失功率Ph和容积损失功率Pv之和。3.离心式和轴流式启动方式有什么不同？离心：避免启动电流过大，应从出口阀全关状态开始，保持转速不变的情况喜爱逐渐开启出水阀。轴流：在阀门全开状态喜爱启动，对于可调式在小安装角时启动。4、轴流式泵与风机性能有什么特点？qv-H，qv-p曲线为什么没有拐点？qv-h（qv-p）性能曲线在小流量区域内出现驼峰形状，在C点左边位不稳定工作段轴功率P在空转时最大，随着流量增加减少，为了避免原动机过载轴流泵与风机在全开状态下启动，应在小安装角启动。5、功率分为哪几种？他们之间有什么关系？常用的有，效功率Pe，轴功率P，原动机功率Pg对风机：Pe=qvP/1000 KW P=qvP/1000（为总效率） Pg.m=qvP/1000tm 对泵：Pe=gQvH/1000KW P=gQv/1000 Pg.in=gQ0H/1000tmg6、为什么级间泄露对应的机械能损失属于机械损失？离心泵都没有导叶隔板，流体经过导叶后，部分动能转换压力能，使得压力升高，造成隔板前后造成压力差，导致级间泄露形成流体循环造成磨擦损失，导致机械能损失。泵与风机 第三章思考题1 两台几何相似的泵与风机，在相似条件下，其性能参数如何按比例关系变化？答：流量相似定律指出：几何相似的泵与风机，在相似工况下运行时，其流量之比与几何尺寸之比的三次方成正比、与转速比的一次方成正比，与容积效率比的一次方成正比。扬程相似定律指出：几何相似的泵与风机，在相似工况下运行时，其扬程之比与几何尺寸比的平方成正比，与转速比的平方成正比，与流动效率比的一次方成正比。功率相似定律指出：几何相似的泵与风机，在相似工况下运行时，其功率之比与几何尺寸比的五次方成正比，与转速比的三次方成正比，与密度比的一次方成正比，与机械效率比的一次方成正比。2 当一台泵的转速发生改变时，其扬程、流量、功率将如何变化？答：根据比例定律可知：流量 扬程 功率3 当某台风机所输送空气的温度变化时其全压、流量、功率将如何变化？答：温度变化导致密度变化，流量与密度无关，因而流量不变。全压 功率 4 为什么说比转数是一个相似特征数？无因次比转数较有因次有何优点？答：比转数是由相似定律推导而得，因而它是一个相似准则数。优点：有因次比转数需要进行单位换算。 5 为什么可以用比转数对泵与风机进行分类？答：比转数反映了泵与风机性能上及结构上的特点。如当转数不变，对于扬程(全压)高、流量小的泵与风机，其比转数小。反之，在流量增加，扬程(全压)减小时，比转数随之增加，此时，叶轮的外缘直径及叶轮进出口直径的比值随之减小，而叶轮出口宽度则随之增加。当叶轮外径和减小到某一数值时，为了避免引起二次回流，致使能量损失增加，为此，叶轮出口边需作成倾斜的。此时，流动形态从离心式过渡到混流式。当减小到极限=1时，则从混流式过渡到轴流式。由此可见，叶轮形式引起性能参数改变，从而导致比转数的改变。所以，可用比转数对泵与风机进行分类。6随比转数增加，泵与风机性能曲线的变化规律怎样？答：在低比转数时，扬程随流量的增加，下降较为缓和。当比转数增大时，扬程曲线逐渐变陡，因此轴流泵的扬程随流量减小而变得最陡。在低比转数时(NPSHrs时水泵不会产生气蚀5.产品样品中所允许气蚀余量【NPSH】是怎样得到的？有效气蚀余量NPSHa随q0下降，必须气蚀余量随q0上升两者曲线的交点为临界点：NPSHc 【NPSH】=（1.1-1.3）NPSHc6.为什么目前多采用气蚀余量来表示的气蚀性能，而较少用吸上真空高度来表示？使用【NPSH】时，不需进行换算，特别对电厂的锅炉给水泵和凝结水泵，吸入液面都不是大气压的情况下尤为方便同时【NPSH】更能说明气蚀的物理概念7.提高转速后，对泵的气蚀性能有何影响？对同一水泵来说，当转速变化时，必须汽蚀余量随转速的平方正比关系，故提高转速后泵的抗气蚀能力大为恶化。8.为什么说气蚀比转速也是一个相似特征参数?使用无因次气蚀比转速有何优点？气蚀比转速是由相似的前提推导出来的，它包括泵的性能参数及气蚀参数在内的总和相似特征数无因次比转速除去了单位的影响。9.为什么泵要求有一定的几何安装高度？在什么情况下出现倒灌高度？答：产生汽浊的必要条件是泵内部局部压力达到或低于液体的汽化压力。几何安装高度不合适，由于汽浊的原因，会使泵的流量减少，导致性能达不到设计要求。因此，正确地确定泵的几何安装高度，是保证泵在运行时不发生汽浊的必要条件。2、泵与风机的稳定运行工况分析如P113，图5-3所示，泵与风机特性曲线与管网特性曲线的交点为泵与风机的运行工况点M，当泵与风机在这个交点上达到稳定运行时，称为稳定运行工况点。相对应的流量为 QVM 、扬程为 HM 。泵与风机特性曲线的最高点K 处对应的扬程为最大扬程，其右侧区域为稳定运行区域。2）转速调节方式节能特性比较分析（1）与旁路分流调节方式的比较分析（2）与出口节流调节方式的比较分析（3）与入口节流调节方式的比较分析（4）与入口导流调节方式的比较分析（1）与旁路分流调节方式的比较分析 如左图所示，采用转速调节将水泵的工况从Z点调节至Z点，相应流量下降为QZ、扬程下降为HZ，而如右图所示采用旁路分流实现同样的工况调节，却带来了分流流量QF所附加无用功率损失。 主轴转速调节方式 旁路分流调节方式（2）与出口节流调节方式的比较分析 如图所示，采用转速调节将水泵工况从B点调节至C点，相应流量下降为QC、扬程下降为HC，而采用出口节流实现同样的工况调节，却带来了出口节流阻损HAC=HAHC所产生的附加扬程，这部分功率损失是采用转速调节方式所没有的。（3）与入口节流调节方式的比较分析 如图所示，采用转速调节将水泵工况从M点调节至A点，相应流量下降为QA、扬程下降为HA，而采用入口节流来实现同样的工况调节，却带来了由于入口节流的阻力损失：HBA=HBHA所产生的附加扬程，这部分功率损失是采用转速调节方式所没有的。 4）与入口导流调节方式的比较分析 如左图所示，采用转速调节将水泵工况从M点调节至B点，相应流量下降为QB、扬程下降为HB，而若采用右图所示的入口导流实现同样的工况调节，并不会产生像前述旁路调节的分流流量或在进出口管路上节流调节的附加扬程。 那么，入口导流调节与主轴转速调节方式的运行经济性，哪一种更加好一些呢？（4）“切割抛物线”与“等效抛物线”（或称相似抛物线）的区别特别需要强调的是，虽然“切割抛物线”与相似原理中介绍的“等效抛物线”（或称相似抛物线）的方程形式相同，但两者之间的物理意义是有根本性区别的。 “切割抛物线”反映切割（或加长）前后，对应工况点的流量和扬程之间的关系。只有“切割抛物线”上的对应工况点才满足切割定律。 “等效抛物线”反映减速（或加速）前后，相似工况点的流量和扬程之间的关系。只有“等效抛物线”（或称相似抛物线）上的相似工况点才满足相似定律。3、叶轮的切割（或加长）定律（1）低比转速泵与风机的切割与加长（2）中、高比转速泵与风机的切割与加长（3）切割抛物线与切割定律的关系（4）切割抛物线与等效抛物线的区别（3）切割定律与切割抛物线的关系（4）“切割抛物线”与“等效抛物线”（或称相似抛物线）的区别特别需要强调的是，虽然“切割抛物线”与相似原理中介绍的“等效抛物线”（或称相似抛物线）的方程形式相同，但两者之间的物理意义是有根本性区别的。 “切割抛物线”反映切割（或加长）前后，对应工况点的流量和扬程之间的关系。只有“切割抛物线”上的对应工况点才满足切割定律。 “等效抛物线”反映减速（或加速）前后，相似工况点的流量和扬程之间的关系。只有“等效抛物线”（或称相似抛物线）上的相似工况点才满足相似定律。（五）泵与风机运行中的主要问题1、泵或风机的启动2、泵或风机流量控制3、振动噪声的产生与消除4、不平衡力的产生与消除1、泵或风机的启动 （1）避免过载启动； （2）保证满液启动； （3）注意暖态启动； （1）避免过载启动；离心式：小流量启动轴流式：大流量启动变速调节系统：低速启动多台联合运行：逐级启动（2）保证满液启动吸入水池：液位泵内流道：充液各接口处：密封1. 泵与风机主要有哪些类型，其中离心式和轴流式属于哪种类型？叶片：离心，轴流，斜流式；容积：往复，回转；其他2. 泵与风机主要有哪些性能参数？水泵和风机的压头各用什么表示，量纲单位是什么？流量，扬程（水泵）或全压（风机）Pa,功率，转速（效率）泵还有汽蚀余量NPSH3. 离心式泵与风机和轴流式泵与风机各适用什么范围？在相同转速，直径和流量下，为什么离心式叶轮的压头比轴流式叶轮高？离心式：适用于高压头小流量；轴流式：适用于低压头大流量Pt=(U22-U12)/2+(V22-V12)/2+(W22-W12)/2，U是离心力，很大；轴流式，U2=U14. 泵与风机的饭作用度（反动度）的定义是什么？离心叶轮前弯叶片和后弯叶片哪个反作用度大？P25静扬程Hsq在总扬程HT中后所占的比例的反作用度，记为。B2a增大减小，所以前弯式的小于后弯式。5. 离心式泵与风机的叶片哪三种形式，分析一下在转速，叶轮直径和流量相同的情况下，哪种叶片压力最高，哪种叶片压力最低,哪种叶片反作用度最大，哪种叶片反作用度最小，哪种叶片效率较大，哪种叶片效率较低后弯式 大 大径向式前弯 P大6. 为什么离心式水泵通常采用后弯形式的叶轮？后弯高 N=Hgqv/ 功率曲线与qv成抛物线 在相同流量变化下 跨度大，流量改变其流动功率变化比较缓慢。7. 提高一台泵与风机的压头一般有哪些措施？并说明原因Pt=U22(1V2/ U2Ctg2g)= U2V2u U2(n,P2) 增大V2u2g 增大叶轮外径，一般提高转速n。8. 为什么离心式泵与风机无限多叶片的理论压头要大于有限多叶片的理论压头？22g V2uNPSHrs时水泵不会产生气蚀18. 两泵与风机相似的条件是什么？两泵与风机相似哪些参数相等？几何相似：通流部分对应成比例前提条件运动相似：速度三角形对应成比例相似结果动力相似：同名力对应成比例根本原因流量系数，压力系数，功率系数，效率，比转数都相等19. 分别写出泵与风机的流量系数和压头系数的定义式，写出流量，压头和功率的相似定律20. 泵与风机在运行时其工作点是根据什么来确定的？在同一管路中，是否可能有不同型号的泵或风机在同一工作点（工况点）上运行（能）将泵与风机性能曲线和管路性能曲线按同一比例画于同一坐标上，两条曲线的交点即为工作点；工作点必需在该泵与风机的性能曲线上，同时满足泵与风机和管路系统的性能，则其工作点一定还在两性能曲线的交点，且无其他可能工作点21. 画泵与风机并联和串联的特性曲线，并指出什么样的管路系统适合并联，什么样的管路系统适合串联，什么样的管路系统并联和串联的效果一样并联运行：压头相同，流量是两台泵与风机的流量之和串联运行：流量相同，压头是两台泵与风机的压头之和阻力大的管路适合串联，阻力小的适合并联22. 泵与风机在并联运行时，其流量和压头是如何确定的？在串联运行时其流量和压头又是如何决定的？为什么并联后压头可能增加？串联后流量也可能增加？并联：管路总流量增加，阻力增加，所需扬程压头必然增加23. 泵与风机运行时有哪几种调节方式？哪种调节方式最理想？（变速调节）出口端：直至简单，调节方便；增加管道阻力，流量减小耗功不减小，还可能增大进口端，同上，水泵不能采用进口节流调节1节流调节2入口导流器流3旁道调节4动叶调节5液位调节6变速调节7旁路分流调节。24. 调节转速有哪几种方法？1用直流电动机驱动变速2用异步电