1、第 1 页 共 9 页泵与泵站第二章 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： mHa01301进水水箱测压管水头： （“-”表示在泵轴以下）28.2mHST)(021（2）泵的吸水地形高度： s2（3）泵的压水地形高度： Hd01【2】 解答：如图（a） ， as3)(据题意： mHasCbs )()()( 以泵轴为基准面（1）b 水泵位置水头： AbHZb 水泵吸水池测压管水柱高度： mh5105.b 水泵吸水池测压管水头： ZAb测b 水泵 Abs 30)
2、( 测解得： mHA2（2）c 水泵位置水头： （在泵轴以下）Zc5c 水泵吸水池测压管水柱高度： 101ccPhc 水泵吸水池测压管水头： )(55mZHc测c 水泵 HPHcccs 300)(测解得： atmP2.1【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 7.51i压水管沿程水头损失系数 6真空表读数： （见 P24，公式 2-30）2z1gvhHssdv真空表安装在泵轴处， 02z则： gvhssv1第 2 页 共 9 页计算水泵的吸水管流速： smDQAvs /27.1)4.03(6)(21 泵吸水地形高度： mHs35吸水管水头
3、损失： lih17.3057.1则：真空表读数 OH2.489.v 760gO12mat则： %m235.4H5.4真空度= %5.710OH105.42Pav（2）泵的静扬程： ST .35.74压水管水头损失： mlihd 326.2管道总水头损失： ds 49.17总扬程： HST549.5（3）轴功率： kw6.27.016810gQN【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： gPgvZEa02001-1 断面： vzHs1211 )(2-2 断面： gPgPvZEs222 3-3 断面： vaST2333吸水管水头损失：
4、 gvzHgvzHgPEh svsas 2211110 得： hssv 1压水管水头损失：得：STsdSTsad HgvzHgvzHgPE 2323232第 3 页 共 9 页STsd HgvzHh23泵装置总扬程 dv则： STsdssdv HgvzHhgvzh 2231（总水头损失 ）STdsvz321 dshzgHhST23忽略流速差，即 ， ；21v021压力表和真空表沿泵轴安装，即 则最后：z gvhHST23【5】 解答：泵的基本方程式： )(1)(1 2222 ctCuctCugCHrruT 叶轮出口牵连速度： ）（ s/m5.608.1435602 Dn叶轮出口面积： ）（ 2
5、.2.bF径向流速： ）（ s/57.380.2TTr QQC代入基本方程式，得理论特性曲线：TTT QctgH 86.140.)357.8.15.(8912 【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。水泵的轴功率和液体密度 有关， ，N 和 成正比，当 时，
6、则功率变为10g水3.1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，泵的压力表dH读数： ，和密度成正比，当 时，则 变为原来的 1.3 倍。)MPa(ddgH 水.1dP（3）以吸水池水面为基准面，吸水池和高位水池的高度差： mZ48第 4 页 共 9 页高位水池的测压管内液柱高度： mggPha 9.73.1205水静扬程： mZHST9.5.748【7】 解答：测压管水头： 测位置水头测压管内水柱高度（压强水头）hg管道水头损失： （计算段前后测压管水头差）=12H2SQ测压管水头线：沿程测压管水
7、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
8、关小时，流量减小，则 减小， 减小，dvH gvhHssv21 sh1v不变，则 读数减小，而总扬程 是增大的，因此 是增大的，即 A 表读数增大。s d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， 减小， 不变，DBh 2QShBDBDH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， 读数减小，即 C 表读数减小。又因为 C 表处为负压，C 表读数减小，vH对应的测压管水面高度增加。【9】 解答：（1）不一定。因为可能调
9、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，则总扬程一样。hSTSTH（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。STH【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第 5 页 共 9 页工作范围。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
10、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： ，21nQ21H比转速 431165.Hns比转速： 143123114314321124322 65.65.65.65. ss nHQnHQnQn 【15】 解答：据已知：比例尺 ，4实Dm min/730/1Q8.0rnsLm，实
11、际泵 in/960rn实根据相似律： ，实实Qm3s2实实Hm则：实际泵流量： sLnm/926730413实实 mnHm2730418.22实实【16】 解答：该水泵的比转速： min/10532.96.5. 443 rQs 参考 P54， 的相对性能曲线，in/10rns铭牌上参数即为： ， ， ，sLQ/32mH0kwN.2%5.680第 6 页 共 9 页根据公式： 0QH0N【17】 解答： min/127876.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
12、52/smD290则其管道特性曲线为： 2514QSHhTST绘制：管道特性曲线 Q(L/s)Q150 175 187.5 200 225 250(m3/s) 0.15 0.175 0.1875 0.2 0.225 0.25H19.1 20.9 21.9 23.0 25.4 28.1曲线交 曲线于 A 点，A 点即为水泵的工况点，对应流量为 QA=195L/s，扬程hHHA=22.8m。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mQBB6.20514其等效率曲线系数： （s 2/m5）7016.2Bk等效
13、率曲线： 2270H绘制：等效率曲线 kQ(L/s)Q150 175 187.5 200 225 250(m3/s) 0.15 0.175 0.1875 0.2 0.225 0.2515.8 21.4 24.6 28.0 35.4 43.8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，对应流量2kHHB为 =185L/s，扬程 =24.0m。B根据切削律： BDQ2切削后叶轮直径： mB26790185.72 切削量： %.90%12D第 7 页 共 9 页05101520253035404550150 200 250 300【19】 解答：铭牌的参数为泵设计工况时的参
14、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： mHc 48105.310.2B 点测压管水头为： B410水泵特性曲线折引到 B 点，折引后： 22 QHShABAB水池供水特性曲线折引到 B 点： 13048CcCc 绘制：水泵折引后特性曲线 HQ(L/s)Q0 80 160 240 320 400(m3/s) 0 0.08 0.16 0.24 0.32 0.40H72 77 76
15、 73 69 59ABh0 1.3 5.1 11.5 20.5 32.072 75.7 70.9 61.5 48.5 27.0绘制：高位水池供水折引后特性曲线 cHQ(L/s)Q0 80 160 240 320 400(m3/s) 0 0.08 0.16 0.24 0.32 0.40cH48 48 48 48 48 48（Q-H）hQ2kHAQAHABQBHBB第 8 页 共 9 页BCh0 0.8 3.3 7.5 13.3 20.8 H48 47.2 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 为高位水箱的出流流4BcHQ量
16、，交 于 A点，过 A点做纵轴平行线，交 于 A 点，A 点即为水泵的工况点，对应QH流量为 QA=350L/s，扬程 HA=65m。B 点的流量： sLCB /5930240204060800 80 160 240 320 400 480（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 于 A 点，40BH HQA 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： sLBC/31045（Q-H）（Q-H）（Q-H C）（H B）C AQC QAHB=4
17、0A（H A）第 9 页 共 9 页0204060800 80 160 240 320 400 480（图 2）【22】 解答：（1）不是。因为：允许吸上真空高度为真空表读数 的极限值。要求满足 ，能够保证水泵不产生气蚀。vHsvH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=2.5m 是水泵在标准状态下（即水温 20，气压为 1atm）的允许吸上真空高度。当水泵在标准状态sH下工作时， 即 ，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svO5.2mv要对 Hs 进行修正， ，当 时，才能保证不产生气蚀，此时24.0310 vashHsvH。m5.2（2）不是。因为：根据泵内压力变化规律， （P78，公式 2-146）： gWvCgvChgvPg sssKa 22)2( 012001201 叶轮绝对压力最小值： )()(20120WvHsaK在标准状态下， mgPsa83.75.，式中 表示水泵内部的压力降，其值大于 3m，)2(85.70120vCgK )2(0120gvC因此，叶轮中的绝对压力最小值并不是 7.85m，而是更低。（Q-H）（Q-H）HB=40AAQA（H A）
