2025年泵与风机习题含答案

2025年泵与风机习题含答案一、选择题（每题3分，共15分）1.某离心式水泵在额定工况下运行，已知流量Q=120m³/h，扬程H=35m，效率η=82%，则其有效功率P_e为（）。A.11.5kWB.12.7kWC.13.9kWD.14.6kW2.两台几何相似的离心式风机，模型机转速n_m=1450r/min，流量Q_m=5m³/s，原型机转速n_p=2900r/min，若满足相似条件，原型机的流量Q_p为（）。A.10m³/sB.20m³/sC.5m³/sD.15m³/s3.泵的比转速n_s计算公式中，流量Q的单位为（）时需取单吸流量。A.m³/sB.L/sC.m³/hD.L/min4.以下因素中，会导致泵必需汽蚀余量（NPSH_r）增大的是（）。A.叶轮进口流速降低B.叶片进口边厚度减薄C.液体温度升高D.泵转速降低5.离心式风机的全压特性曲线（P-Q）通常呈现（）。A.陡降型B.平坦型C.驼峰型D.直线型二、计算题（每题15分，共60分）1.某离心式水泵输送20℃清水（ρ=998kg/m³），设计工况下流量Q=200m³/h，扬程H=50m，轴功率P=35kW。求：（1）有效功率P_e；（2）泵的效率η；（3）若输送密度为1200kg/m³的盐水，其他参数不变，轴功率变为多少？解：（1）有效功率P_e=ρgQH/3600代入数据：P_e=998×9.81×200×50/(3600×1000)=27.1kW（保留一位小数）（2）效率η=P_e/P×100%=27.1/35×100%≈77.4%（3）输送盐水时，扬程与流量不变，有效功率与密度成正比，故P_e’=P_e×(1200/998)=27.1×1.202≈32.6kW轴功率P’=P_e’/η=32.6/0.774≈42.1kW2.某模型泵与原型泵满足相似条件，模型泵参数：n_m=1450r/min，Q_m=0.1m³/s，H_m=15m，效率η_m=85%。原型泵转速n_p=960r/min，要求流量Q_p=2.5m³/s。求：（1）原型泵的扬程H_p；（2）原型泵的轴功率P_p（ρ=1000kg/m³）；（3）若模型泵与原型泵效率差Δη=3%，修正后原型泵效率η_p为多少？解：（1）由相似定律，流量比Q_p/Q_m=(n_p/n_m)(D_p/D_m)³，因几何相似，(D_p/D_m)³=Q_pn_m/(Q_mn_p)=2.5×1450/(0.1×960)≈37.76扬程比H_p/H_m=(n_p/n_m)²(D_p/D_m)²，代入(D_p/D_m)=³√37.76≈3.35，故H_p=15×(960/1450)²×(3.35)²≈15×0.43×11.22≈72.5m（2）原型泵有效功率P_e=ρgQ_pH_p=1000×9.81×2.5×72.5≈1.78×10^6W=1780kW轴功率P_p=P_e/η_m=1780/0.85≈2094kW（未修正效率时）（3）修正后η_p=η_m-Δη=85%-3%=82%，故实际轴功率P_p’=1780/0.82≈2171kW3.某水泵与管网系统匹配，管网特性方程为H=15+0.008Q²（H单位m，Q单位m³/h）。泵的性能曲线可近似为H=60-0.012Q²。求：（1）工况点流量与扬程；（2）若通过变频将泵转速降至原转速的80%，新工况点流量与扬程（假设效率不变，相似定律适用）；（3）此时管网的阻力系数是否变化？说明原因。解：（1）联立H=15+0.008Q²与H=60-0.012Q²，得0.02Q²=45→Q²=2250→Q=47.43m³/h（取正值）H=15+0.008×(47.43)²≈15+0.008×2250=15+18=33m（2）转速降至80%，新性能曲线H’=H×(0.8)²=60×0.640.012×(Q’/0.8)²×0.64（因Q’=Q×0.8，故Q=Q’/0.8）化简得H’=38.40.012×(Q’²/0.64)×0.64=38.40.012Q’²联立管网方程H’=15+0.008Q’²，得38.40.012Q’²=15+0.008Q’²→0.02Q’²=23.4→Q’²=1170→Q’≈34.2m³/hH’=15+0.008×(34.2)²≈15+0.008×1169≈15+9.35=24.35m（3）管网阻力系数不变。阻力系数由管网结构（管径、长度、管件等）决定，与泵的运行参数无关，变频仅改变泵的性能曲线，不影响管网特性。4.某离心泵安装在海拔1000m处（大气压p_a=90kPa），输送60℃清水（饱和蒸汽压p_v=19.92kPa，密度ρ=983kg/m³），吸入管总水头损失h_w=1.2m，允许汽蚀余量[Δh]=3.5m。求：（1）泵的最大允许安装高度H_g；（2）若将泵移至海拔500m处（p_a=95kPa），其他条件不变，H_g如何变化？解：（1）H_g=(p_ap_v)/(ρg)[Δh]h_w代入数据：(90×10³19.92×10³)/(983×9.81)3.51.2≈(70080)/(9643.23)4.7≈7.274.7≈2.57m（2）海拔500m时，p_a=95kPa，(95×10³19.92×10³)/(983×9.81)=75080/9643.23≈7.79mH_g’=7.793.51.2=3.09m，比原安装高度增加3.09-2.57=0.52m，因大气压升高，允许安装高度增大。三、简答题（每题7分，共25分）1.简述离心式泵的工作原理。答：离心式泵依靠叶轮高速旋转产生的离心力作用输送液体。叶轮旋转时，叶片间的液体随叶轮做圆周运动，在离心力作用下从叶轮中心向边缘运动，速度和压力逐渐增加，进入蜗壳后动能转换为压能，最终从出口排出；同时，叶轮中心形成低压区，液体在吸入管内外压差作用下被吸入叶轮，形成连续的吸排过程。2.汽蚀对泵的运行有哪些危害？如何预防？答：危害：（1）材料表面因气泡溃灭产生机械剥蚀和化学腐蚀，导致叶轮损坏；（2）气泡占据流道空间，流量、扬程、效率下降，严重时断流；（3）产生振动和噪声，影响泵的稳定性。预防措施：（1）降低泵的安装高度，或采用倒灌吸入；（2）减少吸入管路阻力（如缩短管路、增大管径、减少弯头）；（3）选择必需汽蚀余量小的泵；（4）避免泵在大流量区长期运行；（5）输送高温液体时，降低液体温度或提高吸入压力。3.泵与风机并联运行的主要特点是什么？适用场景有哪些？答：特点：（1）总流量为各台泵（风机）流量之和，总扬程（全压）等于单台泵（风机）的扬程（全压）；（2）并联后总流量小于单台泵流量的两倍（因管网阻力随流量增大而增加）；（3）并联台数越多，流量增量越小，经济性下降。适用场景：（1）需流量调节范围大，单台泵无法满足时；（2）系统流量需求变化频繁，通过启停泵实现节能；（3）作为备用，提高系统可靠性。4.比转速n_s的物理意义是什么？如何根据比转速区分泵的类型？答：物理意义：比转速是反映泵（或风机）性能与结构特点的综合参数，定义为在相似条件下，当扬程（全压）为1m（1kPa）、流量为0.075m³/s（对于双吸泵取半）时，泵的转速。类型区分：（1）n_s=30~80为离心泵（低比转速），叶轮窄长，扬程高、流量小；（2）n_s=80~150为混流泵（中比转速），叶轮介于离心与轴流之间；（3）n_s=150~500为轴流泵（高比转速），叶轮宽短，扬程低、流量大。5.调节泵与风机流量的常用方法有哪些？各有何优缺点？答：（1）节流调节：通过阀门（挡板）改变管网阻