泵与泵站第二章课后习题答案

1、课后习题答案P1=3.0atm，进水水箱绝对压强P2=0.8atm出水水箱测压管水头：H1 P1 Pa 10 3 11020m进水水箱测压管水头：H2P2 Pa 10 0.8102m (表示在泵轴以下)泵与泵站第二章【1】.(1)已知，出水水箱内绝对压强以泵轴为0-0线，大气压Pa=1atm4精选Hst H1 H220( 2)22m(2)泵的吸水地形高度：Hss H22m(3)泵的压水地形高度：Hsd H120m3m21.解答：如图(a), Hss(a) 3m据题意：H ss(b) H ss(C) H ss(a)以泵轴为基准面(1) b水泵位置水头：Zb Hab水泵吸水池测压管水柱高度:h 0

2、.5105mb水泵吸水池测压管水头:H 测 Zb hHab水泵H ss(b) 0 H测0 Ha 55Ha3m解得：Ha 2m(2) c水泵位置水头：Zc5m (在泵轴以下)c水泵吸水池测压管水柱高度： h Pc1 1010Pc 10c水泵吸水池测压管水头:5 10Pc 1010FC 15(m)c 水泵 Hss(c) 0 H 测 010Pc 1515 10Pc 3m H解得：Pc 1.2atm【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5.7 %。压水管沿程水头损失系数11.6 %真空表读数：Hv Hsdhs2V1z2g 2(见 P24,公式 2

3、-30)真空表安装在泵轴处,则：Hv Hsshs2V12g计算水泵的吸水管流速:V10.16厂 1.27m/s 3.14 0.42)泵吸水地形高度:Hss35 32 3m吸水管水头损失:hsi1 l110.0057 3011.17m则：真空表读数Hv1.171 曲2 9.84.25mH2O 1atm 10mH2O760mmHg则：4.25mH2O 4.25 76 323mmHg %真空度=PaPvPa100%10mH2O4.25mH2O 100%57.5%10mH2O(2)泵的静扬程：Hst74.5 322 11052.5m压水管水头损失:hdi2 I21 0.0116 20013.32m管道

4、总水头损失:hshd1.17 3.324.49m总扬程：H Hst52.54.4956.99m1000 9.8 0.16 56.991000 0.7127.66kw41.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:E01-1断面:E12-2断面:E23-3断面:E3吸水管水头损失:hs E0 E1PaP1得：H vhs压水管水头损失:hd E2 E3Hd hd Hss2v。P02gg2v1P2gg2v2P22gg2v3P32gHgsszss2PaHgv；v；2gHP2ssz2g乙Z。Z3Z2H STHv Hd2 v12g(Hss(Hss泵装置总

5、扬程Paz)2V3_22 w2gH STPaHv2V22v22gHss2 w2g2732gST H d H ss2 2V2 V32gHst 得:精选则：H HHdhsHss亍2V1hd Hss 寸2 2V2 V32gH SThshd2 2V1 V22g2V3 HT H ST2g（总水头损失hshd)H ST2V32 2V1 V22g忽略流速差，即ViV2 ,2 Vr 2g压力表和真空表沿泵轴安装，z 0则最后：HH STh2V32【5】.解答：泵的基本方程式:HtGC2uU2 評C2rCtg )U2C2rCtg 2)叶轮出口牵连速度:U2021450 3.146002821.25( m/s)6

6、0叶轮出口面积:F2D2 b23.14 0.28 0.040.035( m2)径向流速：C2r蟲 38.57Q(m/s)代入基本方程式,得理论特性曲线:(21.252 21.25 38.57Qt ctg 30 )40.08 144.86Qt【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P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

7、-H不变。水泵的轴功率和液体密度p有关，NgQH , N和成正比,10001.3水时，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Hd不变，泵的压力表读数：PdgHd（MPa），和密度成正比，当1.3水时，则Pd变为原来的1.3 倍。以吸水池水面为基准面，吸水池和高位水池的高度差:Z 48mP P高位水池的测压管内液柱高度：h agj013 1052 17.9m1.3 水 g静扬程：Hst Z h 48 7.9 55.9m【7】.解答：测压管水头:H 测 Z ghZ 位置水头gh 测压管内水柱高度（压强水头

8、）管道水头损失:h H2 H1 （计算段前后测压管水头差）=SQ2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。【81 .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

9、向流量Q减小，扬程H增大的方向移动。水泵的总2扬程H Hv Hd，真空表读数Hv Hss hs 2-，闸阀关小时，流量减小，则hs减小，V1减小，Hss不变，则Hv读数减小，而总扬程 H是增大的，因此 Hd是增大的，即 A表读数增大。2 _ 、hBDSbdQ减小，H BD 不变,闸阀关小，闸阀段的水头损失增大，贝yA、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Hbd hBD，闸阀关小，流量减小,则B点的压力表读数减小，对应的测压管水面高度减小。（3）C表读数减小，C比压管水面高度增加。因为：如（1）问中，Hv读数减小，即C表读数减小。又因为 C表处为负压，C表

10、读数减小，对应的测压管水面高度增加。水泵的效率降低。【9】.解答：（1）不一定。因为可能调节出水泵的高效段，则,101.解答：（1） 一样。因为：总扬程 H Hsth。两种情况，静扬程H ST 一样，水头损失一样，则总扬程一样。扬程增加的方向移动，水泵的轴功率降（2 ）水泵装置的总扬程增加，则水泵的工况点向流量减小、 低，电耗减小。因为：静扬程Hst增加，则总扬程增加。其管道特性曲线变化如图。Q-H曲【121 .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 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

11、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。【131 .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。调速不能超过泵的额定转速，即一般不轻易调高。为了节约投资，一般采用定速泵和调速泵并联工作。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。141.解答:比转速不变。Q1 n1因为调速后满足比例率：Q2门2H1h72n1比转速ns13.65皿3H14比转速:ns23.65 jQjn|H12n13H3n：3.65门讥伍？足1151.解答:据已知：比例尺Dm兀Hm0.8m, Qm11

12、L/S,nm730r / min实际泵n实960r/minQm根据相似律：qQs实3 nmHmH实2nm则：实际泵流量：QQm n实3 nm11 960926L/S7302H m n实22-nm0.82丄4960222 m7302【161 .解答：该水泵的比转速:ns3.65 njQ33.65 2900V0.032, ,100r/m in350：参考 P54, ns 100r/min的相对性能曲线,铭牌上参数即为：Q。 32L/s, H0 50m ,N。22.9kw,068.5%根据公式：QH0N。【171.解答：nS 0.0706 1800 127r/min我国的比转速为美国的0.0706倍

13、，日本的0.47倍。181.解答:12Sh-19水泵的特性曲线见 P60,图 2-50据题意，已知：Hst14m，S225s2/ m5， D2290mm则其管道特性曲线为:H Hsth Hst SQ214 225Q2Qa=195L/s，扬程等效率曲线：H2 2kQ 700QQ (L/s)150175187.5200225250Q (m3/s)0.150.1750.18750.20.2250.25H19.120.921.923.025.428.1绘制：管道特性曲线Q hQ h曲线交 Q H曲线于 A点，A点即为水泵的工况点，对应流量为HA=22.8m。2流量减少 12%，则减少后流量为 Qb=

14、(1-12 %) X 196 = 171.6L/S，扬程为 HB 14 225QB20.6m ,BB其工况点移动到 B（ 171.6，20.6）点其等效率曲线系数:k20.6 2700 (sW)qB0.17162H kQ2D2D2B切削后叶轮直径:D2BQbQ BD2171.6185290267mmD D切削量： 2BD2100%290267290100%7.9%Q (L/s)150175187.5200225250Q (m3/s)0.150.1750.18750.20.2250.25H15.821.424.628.035.443.8绘制：等效率曲线曲线于B点,B点即为水泵对应B点的相似工况点

15、，对应流量为2H kQ曲线过B点，交QQb=185L/S，扬程 HB=24.0m。Q 根据切削律：一Qb150200250300191.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，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:He123.0 1003.51 1048mB点测压管水头为：Hb 120 10012 2 440m水泵特性曲线折引到 B点，折引后:H HhAB HSabQ2H 200Q2

16、水池供水特性曲线折引到 B点：HeHe hBC HeSbcQ48 130Q2绘制：水泵折引后特性曲线Q HQ (L/s)080160240320400Q(m3/s)00.080.160.240.320.40H727776736959hAB01.35.111.520.532.01H7275.770.961.548.527.0绘制：高位水池供水折引后特性曲线Q HeQ (L/s)080160240320400Q (m3/s)00.080.160.240.320.40Hc484848484848hBC00.83.37.513.320.81h4847.244.740.5134.727.2绘制：Hb 4

17、0直线，交 Q He于C点，则C点对应的流量Qc=245L/s为高位水箱的出流流量，交 Q H 于A点，过A 点做纵轴平行线，交 Q H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。B 点的流量：Qb Qa Qc 245 350595L / S(Hb )(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绘制：H B40直线，交Q于A 点，过A 点做纵轴平行线，交 Q H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。水泵到水池C 的流量：Qc Qa Qb 350 40310L/S(图2)221.解答：（1）不是。因为：允许吸上真空高度为真空表读数H v的极限值。要求满足 H v Hs，能够保证水泵不产生气蚀。水泵的允许吸上真空高度受的提升液体的水温、实际地点的气压影响。水泵铭牌上的参数Hs=2.5m是水泵在标准状态下（即水温工作时，Hv Hs即 Hv 2.5mH2O ,即能保证不产生气蚀,但是当水泵不在标准状态下工作时，需要对Hs进行