2025年水泵期末考试题及答案

2025年水泵期末考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下关于离心泵工作原理的描述，正确的是（）。A.依靠叶轮旋转产生的离心力将液体压出B.利用转子与定子间容积变化输送液体C.主要通过液体的粘性力传递能量D.适用于高扬程、小流量工况，比转数大于3002.某水泵铭牌标注“Q=120m³/h，H=50m，η=82%”，其中“η”表示（）。A.机械效率B.容积效率C.水力效率D.总效率3.轴流泵的比转数范围通常为（）。A.30-80B.80-150C.150-300D.300-10004.水泵发生气蚀的直接原因是（）。A.进口压力高于液体饱和蒸汽压B.进口压力低于液体饱和蒸汽压C.出口压力过高D.叶轮转速过快5.相似定律中，当水泵转速由n1变为n2时，流量比与转速比的关系为（）。A.Q2/Q1=(n2/n1)²B.Q2/Q1=n2/n1C.Q2/Q1=(n2/n1)³D.Q2/Q1=√(n2/n1)6.某闭式循环管路系统中，若仅增加管路长度（管径不变），则管路特性曲线将（）。A.上移且变陡B.上移且变缓C.下移且变陡D.下移且变缓7.以下哪种水泵不需要安装底阀即可启动？（）A.单级单吸离心泵B.自吸式离心泵C.多级离心泵D.漩涡泵8.水泵性能曲线中，H-Q曲线呈现“驼峰”形状时，可能导致（）。A.流量调节更稳定B.运行中出现不稳定工况C.效率显著提高D.轴功率随流量增加而下降9.测量水泵轴功率时，常用的仪器是（）。A.压力表B.流量计C.扭矩仪D.真空表10.对于需要频繁启动的水泵，优先选择（）。A.轴流泵（Q-H曲线陡降型）B.离心泵（Q-H曲线平坦型）C.混流泵（Q-H曲线中间型）D.往复泵（容积式）二、填空题（每空1分，共20分）1.水泵按工作原理可分为__________、__________和__________三大类，其中离心泵属于__________类。2.水泵的主要性能参数包括流量、扬程、转速、__________、__________和__________。3.气蚀余量（NPSH）分为__________和__________，工程中通常以__________作为水泵抗气蚀性能的指标。4.相似定律的三个比例关系为流量比与__________成正比，扬程比与__________成正比，轴功率比与__________成正比。5.管路特性曲线的一般表达式为Hc=__________+__________Q²，其中第一项代表__________，第二项代表__________。6.水泵串联运行的主要目的是__________，并联运行的主要目的是__________。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述离心泵启动前必须充水排气的原因。若未充水直接启动，可能导致哪些后果？2.对比离心泵与轴流泵的性能特点（从Q-H曲线形状、适用工况、效率范围三方面说明）。3.什么是水泵的工况点？如何通过性能曲线和管路特性曲线确定工况点？若实际流量小于设计流量，可采取哪些调节措施？4.气蚀对水泵运行有哪些危害？列举3种提高水泵抗气蚀性能的措施。5.某水泵运行中出现振动和异常噪声，可能的原因有哪些？（至少列出4点）四、计算题（共25分）1.（8分）某单级离心泵在转速n1=1450r/min时，性能参数为Q1=80m³/h，H1=40m，轴功率P1=12kW。若将转速调整为n2=1750r/min（假设效率不变），求调整后的流量Q2、扬程H2和轴功率P2。2.（9分）某给水管路系统要求流量Q=100m³/h，总扬程Hc=55m（其中静扬程Hst=30m，沿程与局部阻力损失系数Σζ=0.025s²/m⁵）。现有一台离心泵，其性能曲线可用H=65-0.002Q²（Q单位：m³/h，H单位：m）表示。（1）绘制管路特性曲线方程；（2）计算该泵在此管路中的实际工况点（Q、H）；（3）判断该泵是否满足系统需求，若不满足，提出一种可行的调节方案。3.（8分）某水泵样本中给出允许吸上真空高度Hs=5.5m（水温20℃，大气压101.3kPa），实际使用条件为：水温50℃（饱和蒸汽压pv=12.3kPa），当地大气压pa=90kPa，吸水管路总水头损失hw=0.8m。求该泵的允许吸上高度Hg。（水的密度ρ=1000kg/m³，重力加速度g=9.81m/s²）五、综合分析题（15分）某工厂循环冷却水系统采用两台相同的离心泵并联运行，原设计流量为240m³/h（单泵流量120m³/h），扬程50m。运行一段时间后，发现总流量降至200m³/h（单泵流量100m³/h），且电机电流增大。经检查，管路无泄漏，水温、介质密度无明显变化。（1）分析流量下降的可能原因（从泵本身、管路特性、运行方式三方面考虑）；（2）提出2种排查或解决措施，并说明原理；（3）若需恢复设计流量，是否可通过增加并联泵数量实现？简述理由。答案一、单项选择题1.A2.D3.D4.B5.B6.A7.B8.B9.C10.A二、填空题1.叶片式、容积式、其他类型（或特殊类型）、叶片式2.轴功率、效率、气蚀余量（或允许吸上真空高度）3.装置气蚀余量（NPSHa）、必需气蚀余量（NPSHr）、必需气蚀余量（或NPSHr）4.转速比、转速比的平方、转速比的立方5.Hst、K、静扬程（或几何扬程）、动扬程（或阻力损失）6.提高扬程、增加流量三、简答题1.原因：离心泵依靠叶轮旋转产生离心力使液体获得能量，若泵内未充满液体（存在空气），由于空气密度远小于液体，叶轮旋转时无法形成足够的真空度，液体无法被吸入泵内，导致“气缚”现象。后果：泵无法正常吸水，叶轮空转可能因摩擦过热损坏，机械密封或轴承因干磨失效。2.（1）Q-H曲线：离心泵曲线较平坦（小流量时扬程高），轴流泵曲线陡降（流量增大时扬程显著下降）；（2）适用工况：离心泵适用于中低扬程、较大流量；轴流泵适用于低扬程、大流量；（3）效率范围：离心泵高效区较宽（流量变化时效率下降慢），轴流泵高效区较窄（需接近设计流量运行）。3.工况点：水泵在管路系统中实际运行时的流量和扬程参数，是水泵性能曲线与管路特性曲线的交点。确定方法：在同一坐标系中绘制水泵H-Q曲线和管路Hc-Q曲线，两曲线的交点即为工况点。调节措施：改变泵转速（变频调节）、切割叶轮外径、调节出口阀门开度（节流调节）。4.危害：叶轮表面产生气蚀破坏（点蚀、裂纹）；泵扬程、效率下降；振动和噪声增大；严重时泵无法工作。措施：降低吸水高度；缩短吸水管路长度或增大管径以减少吸水管阻力；选用抗气蚀材料（如不锈钢、镍铬合金）；采用诱导轮或双吸叶轮设计。5.可能原因：叶轮不平衡（磨损或结垢）；轴承磨损或润滑不良；泵轴与电机轴不同心（对中偏差）；吸入管路漏气（气蚀或空气进入）；基础固定不牢；叶轮与泵壳摩擦（间隙过小）。四、计算题1.根据相似定律：Q2=Q1×(n2/n1)=80×(1750/1450)≈96.55m³/hH2=H1×(n2/n1)²=40×(1750/1450)²≈40×(1.2069)²≈58.25mP2=P1×(n2/n1)³=12×(1750/1450)³≈12×1.743≈20.92kW2.（1）管路特性曲线方程：Hc=Hst+KQ²，其中K=Σζ/(2gA²)（需转换单位）。已知Q=100m³/h=0.0278m³/s，Hc=55m，Hst=30m，代入得：55=30+K×(100)²→K=(55-30)/10000=0.0025s²/m⁵（注意单位统一）。因此，管路特性方程为Hc=30+0.0025Q²（Q单位：m³/h）。（2）联立泵性能曲线H=65-0.002Q²和管路特性曲线Hc=30+0.0025Q²，令H=Hc：65-0.002Q²=30+0.0025Q²→35=0.0045Q²→Q²=35/0.0045≈7777.78→Q≈88.2m³/h代入泵性能曲线得H=65-0.002×(88.2)²≈65-0.002×7783≈65-15.57≈49.43m（3）系统需求Q=100m³/h，Hc=55m，实际工况点Q≈88.2m³/h，H≈49.43m，流量和扬程均不足。调节方案：提高泵转速（根据相似定律，增加转速可提升流量和扬程）；或换用更大功率的泵（选择H-Q曲线更陡或设计流量更大的泵）。3.允许吸上高度Hg计算公式：Hg=Hs-(pa-pv)/(ρg)-hw其中，(pa-pv)/(ρg)=(90×10³-12.3×10³)/(1000×9.81)≈77700/9810≈7.92m因此，Hg=5.5-7.92-0.8≈-3.22m（负号表示泵必须安装在液面以下3.22m处）。五、综合分析题（1）可能原因：①泵本身：叶轮磨损（间隙增大，容积效率下降）；密封环磨损（内部泄漏增加）；电机转速下降（电压不足或频率降低）。②管路特性：管路内壁结垢（阻力系数K增大，管路特性曲线变陡，相同扬程下流量减少）；阀门未完全开启（人为或故障导致局部阻力增加）。③运行方式：两台泵性能差异（其中一台泵效率下降，并联时总流量小于两台泵单独运行流量之和）；泵进口堵塞（如滤网部分堵塞，导致吸入流量受限）。（2）解决措施：①检测单泵性能：单独运行一台泵，测量其流量和扬程，若单泵流量低于120m³/h，说明泵本身存在问题（如叶轮磨损），需检修或更换叶轮。②清洗管路或检查阀门：若单泵性能正常，测量管路阻力（如关闭一台泵，运行单泵时流量应接近120m³/h），若单泵流量仍低，说明管路阻力增大（如结垢），