课后习题答案07649(17页).doc
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1、-课后习题答案07649-第 17 页绪论1 泵与风机可分为哪几大类?发电厂主要采用哪种型式的泵与风机?为什么?答:泵按产生压力的大小分:低压泵、中压泵、高压泵风机按产生全压得大小分:通风机、鼓风机、压气机泵按工作原理分:叶片式:离心泵、轴流泵、斜流泵、旋涡泵 容积式:往复泵、回转泵 其他类型:真空泵、喷射泵、水锤泵风机按工作原理分:叶片式:离心式风机、轴流式风机 容积式:往复式风机、回转式风机 发电厂主要采用叶片式泵与风机。其中离心式泵与风机性能范围广、效率高、体积小、重量轻,能与高速原动机直联,所以应用最广泛。轴流式泵与风机与离心式相比,其流量大、压力小。故一般用于大流量低扬程的场合。目前
2、,大容量机组多作为循环水泵及引送风机。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:泵与风机的主要性能参数有:流量、扬程(全压)、功率、转速、效率和汽蚀余量。在铭牌上标出的是:额定工况下的各参数3 离心式泵与风机有哪些主要部件?各有何作用?答:离心泵叶轮:将原动机的机械能传递给流体,使流体获得压力能和动能。吸入室:以最小的阻力损失引导液体平稳的进入叶轮,并使叶轮进口处的液体流速分布均匀。压出室:收集从叶轮流出的高速流体,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。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
3、口或压出室,同时在导叶内把部分动能转化为压力能。密封装置:密封环: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。 轴端密封:防止高压流体从泵内通过转动部件与静止部件之间的间隙泄漏到泵外。离心风机叶轮:将原动机的机械能传递给流体,使流体获得压力能和动能蜗壳:汇集从叶轮流出的气体并引向风机的出口,同时将气体的部分动能转化为压力能。集流器:以最小的阻力损失引导气流均匀的充满叶轮入口。进气箱:改善气流的进气条件,减少气流分布不均而引起的阻力损失。4 轴流式泵与风机有哪些主要部件?各有何作用?答:叶轮:把原动机的机械能转化为流体的压力能和动能的主要部件。导叶:使通过叶轮的前后的流体具有一定的流动
4、方向,并使其阻力损失最小。吸入室(泵):以最小的阻力损失引导液体平稳的进入叶轮,并使叶轮进口处的液体流速分布均匀。集流器(风机):以最小的阻力损失引导气流均匀的充满叶轮入口。扩压筒:将后导叶流出气流的动能转化为压力能。5 轴端密封的方式有几种?各有何特点?用在哪种场合?答:填料密封:结构简单,工作可靠,但使用寿命短,广泛应用于中低压水泵上。 机械密封:使用寿命长,密封效果好,摩擦耗功小,但其结构复杂,制造精度与安装技术要求高,造价贵。适用于高温高压泵。 浮动环密封:相对与机械密封结构较简单,运行可靠,密封效果好,多用于高温高压锅炉给水泵上。第一章思考题1 流体在旋转的叶轮内是如何运动的?各用什
5、么速度表示?其速度矢量可组成怎样的图形?答:当叶轮旋转时,叶轮中某一流体质点将随叶轮一起做旋转运动。同时该质点在离心力的作用下,又沿叶轮流道向外缘流出。因此,流体在叶轮中的运动是一种复合运动。 叶轮带动流体的旋转运动,称牵连运动,其速度用圆周速度u表示; 流体相对于叶轮的运动称相对运动,其速度用相对速度w表示; 流体相对于静止机壳的运动称绝对运动,其速度用绝对速度v表示。 以上三个速度矢量组成的矢量图,称为速度三角形。2 当流量大于或小于设计流量时,叶轮进、出口速度三角形怎样变化?答:进口速度三角形的变化: 当流量小于设计流量时:轴面速度,90,。(如图a) 当流量大于设计流量时:轴面速度,9
6、0,。(如图b) 出口速度三角形 小于设计流量 大于设计流量3 泵与风机的能量方程式有哪几种形式?并分析影响理论扬程(全压)的因素有哪些?答:泵: =风机: 因素:转速;叶轮外径;密度(影响全压)、叶片出口安装角;进口绝对速度角。4 离心式泵与风机有哪几种叶片形式?各对性能有何影响?为什么离心泵均采用后弯式叶片?答:后弯式、径向式、前弯式后弯式:90时,cot为正值,越小,cot越大,则越小。即随不断减小,亦不断下降。当减小到等于最小角时,。径向式:=90时,cot =0,=。前弯式:90时,cot为负值,越大,cot越小,则越大即随不断增大,亦不断增大。当增加到等于最大角时,。以上分析表明,
7、随叶片出口安装角的增加,流体从叶轮获得的能量越大。因此,前弯式叶片所产生的扬程最大,径向式叶片次之,后弯式叶片最小。当三种不同的叶片在进、出口流道面积相等,叶片进口几何角相等时,后弯式叶片流道较长,弯曲度较小,且流体在叶轮出口绝对速度小。因此,当流体流经叶轮及转能装置(导叶或蜗壳)时,能量损失小,效率高,噪声低。但后弯式叶片产生的总扬程较低,所以在产生相同的扬程(风压)时,需要较大的叶轮外径或较高的转速。为了高效率的要求,离心泵均采用后弯式叶片,通常为2030。 9. 轴流式泵与风机与离心式相比较,有何性能特点?使用于何种场合?答:轴流式泵与风机的性能特点是流量大,扬程低,比转数大,流体沿轴向
8、流入、流出叶轮。 目前国内外大型电站普遍采用轴流式风机作为锅炉的送引风机、轴流式水泵作为循环水泵。11. 轴流式泵与风机的翼型、叶栅的几何尺寸、形状对流体获得的理论扬程(全压)有何影响?并分析提高其扬程(全压)的方法?答:泵:风机:增加弦长;增大叶栅中翼型的升力系数;减小栅距 ;增大;增加升力角均可提高泵与风机的扬程(全压)。1-1有一离心式水泵,其叶轮尺寸如下:=35mm, =19mm, =178mm, =381mm, =18,=20。设流体径向流入叶轮,如n=1450r/min,试画出出口速度三角形,并计算理论流量和在该流量时的无限多叶片的理论扬程。解:由题知:流体径向流入叶轮 =90 则
9、:= = =13.51 (m/s)=18=4.39 (m/s)=0.035=0.086 (/s)=3.78 (m/s)=28.91 (m/s)=-ctgctg20=18.52 (m/s)=54.63 (m)1-2有一离心式水泵,其叶轮外径=220mm,转速n=2980r/min,叶片出口安装角=45,出口处的轴面速度=3.6m/s。设流体径向流入叶轮,试按比例画出出口速度三角形,并计算无限多叶片叶轮的理论扬程,又若环流系数K=0.8,流动效率=0.9时,泵的实际扬程H是多少?解:=34.3 (m/s)=3.6 m/s =45=5.09 (m/s) 画出出口速度三角形=-ctgctg45=30.
10、71 (m/s)=90=107.5 (m)实际扬程H=K=K107.5=77.41 (m)1-3有一离心式水泵,叶轮外径=360mm,出口过流断面面积,叶片出口安装角=30,流体径向流入叶轮,求转速n=1480r/min,流量。设环流系数K=0.82。解:流体径向流入叶轮 =90=27.88 (m/s) =3.64 (m/s)=21.58 (m/s)=61.39 (m)=61.39=50.34 (m)1-6有一离心式水泵,在转速n=1480r/min时,流量=89L/s,扬程H=23m,水以径向流入叶轮,叶轮内的轴面速度=3.6m/s。内、外径比/=0.5,叶轮出口宽度,若不计叶轮内的损失和叶
11、片厚度的影响,并设叶轮进口叶片的宽度=200mm,求叶轮外径、出口宽度及叶片进、出口安装角和。解:由=得=0.039(m)=39mm由/=0.5得 =2=2390=78(mm) = =3.02(m/s)tg=1.192 得=50=6.04(m/s)=38.8(m/s)由=23 得=37.31(m/s)(数据有问题,离心泵出口安装角应是锐角,即后弯式叶片)1-9有一单级轴流式水泵,转速n=580r/min,在叶轮直径700mm处,水以=5.8m/s的速度沿轴向流入叶轮,又以圆周分速=2.3m/s从叶轮流出,试求为多少?设=1。解:=(m/s) (m/s)由题知轴向进入,所以。(m/s)1-11有
12、一单级轴流式水泵,转速为375r/min,在直径为980mm处,水以速度=4.01m/s轴向流入叶轮,在出口以=4.48m/s的速度流出。试求叶轮进出口相对速度的角度变化值()。解: =19.23(m/s) 水轴向流入 =0 =(m/s) 由速度三角形可知:= =0.2085 得= 由= 得=第二章思考题-曲线及-曲线为直线形式,而实验所得的-及-关系为曲线形式,原因何在?答:对于有限叶片的叶轮,由于轴向涡流的影响使其产生的扬程降低,该叶轮的扬程可用环流系数进行修正。环流系数K恒小于1,且基本与流量无关。因此,有限叶片叶轮的曲线,也是一条向下倾斜的直线,且位于无限多叶片所对应的曲线下方。如图中
13、b线所示。考虑实际流体粘性的影响,还要在曲线上减去因摩擦、扩散和冲击而损失的扬程。因为摩擦及扩散损失随流量的平方增加,在减去各流量下因摩擦及扩散而损失的扬程后即得图中的c线。冲击损失在设计工况下为零,在偏离设计工况时则按抛物线增加,在对应流量下再从c曲线上减去因冲击而损失的扬程后即得d线。除此之外,还需考虑容积损失对性能曲线的影响。因此,还需在d线的各点减去相应的泄漏量q,即得到流量与扬程的实际性能曲线,如图中e线所示。对风机的曲线分析与泵的曲线分析相同。6离心式和轴流式泵与风机在启动方式上有何不同?答:离心式泵与风机,在空载时,所需轴功率(空载功率)最小,一般为设计轴功率的30%左右。在这种
14、状态下启动,可避免启动电流过大,原动机过载。所以离心式泵与风机要在阀门全关的状态下启动。轴流式泵与风机,功率P在空转状态(=0)时最大,随流量增加而减小,为避免原动机过载,对轴流式泵与风机要在阀门全开状态下启动。2-2有一单级轴流式水泵,转速为375r/min,入口直径为980mm,水以=4.01m/s的速度沿轴向流入叶轮,以=4.48m/s的速度由叶轮流出,总扬程为H=3.7m,求该水泵的流动效率。解:=19.23(m/s) 水沿轴向流入 =1.998(m/s) =m =0.949=94.9%2-3有一离心式水泵,转速为480r/min,总扬程为136m时,流量/s,轴功率为=9860KW,
15、其容积效率与机械效率均为92%,求流动效率。设输入的水温度及密度为:t=20,=1000kg/。解:=又=0.91=91%2-4用一台水泵从吸水池液面向50m高的水池输送/s的常温清水(t=20,=1000kg/),设水管的内径为=300mm,管道长度=300m,管道阻力系数=0.028,求泵所需的有效功率。解:根据伯努利方程 +=+由题知:=50; =0; = =4.246(m/s) =m 代入方程得=75.76(m) =(kW)2-5设一台水泵流量=25/s,出口压力表读数为323730Pa,入口真空表读数为39240Pa,两表位差为0.8m,(压力表高,真空表低),吸水管和排水管直径为1
16、000mm和750mm,电动机功率表读数为12.5kW,电动机效率=0.95,求轴功率、有效功率、泵的总功率(泵与电动机用联轴器直接连接)。解:由题知:=323730Pa,=39240Pa,=39240Pa =0.8m,=1000mm=1m , =12.5kW, =0.95, m/s m/s+=+ 得:=+=0.8+=9.27()=0.95=11.64()=100%=100%=79.6%2-7要选择一台多级锅炉给水泵,初选该泵转速n=1441r/min,叶轮外径300mm,流动效率=0.92,流体出口绝对速度的圆周分速为出口圆周速度的55%,泵的总效率为90%,输送流体密度=961,要求满足扬
17、程=176m,流量/h,试确定该泵所需要的级数和轴功率各为多少(设流体径向流入,并不考虑轴向涡流的影响)?解:=22.62(m/s) 由题知:22.62=12.44(m/s) =28.7(m) (m) (级)kW第三章思考题1 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2 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。 3 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)
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