2.2 习题

2.2.1填空与选择题

1 （1）离心泵的主要部件有________、_________和_________。 （2）往复泵主要适用于__________、_________的场合。

2 离心泵产生汽蚀，通常是由于______________，______________，____________，______________等。

3 离心泵的叶片一般是__________，这是为了输出时增大__________，减少__________。 4 （1）若被输送流体粘度增高，则离心泵的压头________、流量________、效率________、轴功率________。

（2）若被输送流体密度改变,则离心泵的________、________及________均保持不变。 （3）离心泵的总效率?反映了________，________和________三项能量损失的影响。 （4）离心泵吸入管线一般处于________压状态，若此时吸入管有泄漏，离心泵可能出现________现象。

5 （1）离心泵工作点是________曲线与________曲线的交点。

（2）离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生________现象。 6 （1）离心泵的轴封装置主要有________和________两种； （2）管路特性曲线的一般表达式是________。

（3）影响离心泵理论流量的因素有________和________。

（4）离心泵叶轮按有无盖板可分为________、________、________。

7 在测定离心泵的性能曲线实验过程中，在泵出口处应安装________和________，而________必须在________的前部。在泵的入口处应安装________，在________上还必须安测流量仪表，测流量仪表可以采用________或________或________等。

8 （1）离心泵的特性曲线通常包括________、________和________曲线，这些曲线表示在一定的________下输送某特定液体时的性能。

（2）离心泵用出口阀调节流量实质上是改变了________曲线使其________位置发生变化,如果将离心泵的转速减少，则可以使________曲线改变，改变的方向是________。 9 泵的压头单位是________，可简化为________，其物理意义是________。

流体输送机械

10 往复压缩机的排气量是指________。

11 离心通风机全风压的单位是________，它的物理意义应理解为________。

12 （1）离心泵的流量调节阀安装在离心泵＿＿＿管路上，关小出口阀门后，真空表的读数＿＿＿，压力表的读数＿＿＿。

（2）往复泵的转速（往复次数）增加时，流量________，扬程＿＿＿＿。(增大，变小，不变)

13 （1）离心泵的扬程含义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 （2）离心泵常采用＿＿＿＿＿＿调节流量，往复泵常采用＿＿＿＿＿＿调节流量。 14 用离心泵在两敞口容器间输液，在同一管路中，若用离心泵输送密度为1200kg/m3的某液体（该溶液的其它性质与水相同），与输送水相比，离心泵的流量＿＿＿，扬程＿＿＿＿，泵出口压力＿＿＿＿，轴功率＿＿＿。(变大，变小，不变，不确定)

15 离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：qv?0.05m3/s时，H?20m；管路特性为

qv?0.05m3/s时，He?18m，则在该流量下，消耗在调节阀门上的压头?H?______m，

有效功率?Pe?＿＿＿＿W。

16 （1）写出两种旋转泵的名称：＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿。

（2）离心泵的转速提高10％，则泵新的特性曲线上的一个点比原特性曲线上对应的点流量提高＿＿＿＿＿＿＿＿，压头提高＿＿＿＿＿＿＿＿，轴功率增加＿＿＿＿。 17 （1）选择压缩机时，首先应根据＿＿＿＿＿选定压缩机的种类。型式确定后，再根据生产中所要求的＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿确定规格。

（2）写出两种真空泵的名称：＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。

18 （1）流体输送设备按工作原理可分为＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿。 （2）离心泵中＿＿＿＿＿是将电动机的能量传递给液体的部件，而＿＿＿＿＿＿＿则是将动能转变为势能的部件。

（3）离心泵按吸液方式分为＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿。

19 离心泵的性能参数包括＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿。离心泵铭牌上标明的流量和扬程指的是＿＿＿＿＿＿时的流量和扬程。

20 （1）离心泵的轴功率Pa，有效功率（理论功率）Pe，与效率?间的关系是＿＿＿＿，泵的效率包括＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。

（2）产品样本上离心泵的特性曲线是在一定的_______下，输送________时的特性曲线。

21 （1）旋涡泵常采用＿＿＿＿来调节流量，往复泵、＿＿＿＿泵等一切＿＿＿＿泵在旁路阀关闭时，不能全关＿＿＿＿。

22 推导离心泵基本方程式的两个基本假定是：（１）________________________________，（２）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

23 当流量一定而且流动已进入阻力平方区时临界汽蚀余量(NPSH)c只与__________有关，是泵的一个__________参数。 24 离心泵停车时应该________。

（A）首先断电，再闭出口阀； （B）先关出口阀，再断电； （C）关阀与断电不分先后； （D）只有多级泵才先关出口阀。

25 从地槽向常压吸收塔送液，一台离心泵在高效点工作。若管路不变，再并联一台同型号离心泵，则（ ）

（A）两泵均在高效点工作；（B）两泵均不在高效点工作； （C）仅原泵在高效点工作；（D）仅新装泵在高效点工作。 26 将含晶体10％的悬浮液送往料槽宜选用（ ）

（A）离心泵 （B）往复泵 （C）齿轮泵 （D）喷射泵。 27 某泵在运行１年后发现有气缚现象，应（ ）

（A）停泵，向泵内灌液 （B）降低泵的安装高度

（C）检查进口管路是否有泄漏现象 （D）检查出口管路阻力是否过大。

28 用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（ ）

（A）送水量增加，整个管路压头损失减少；（B）送水量增加，整个管路压头损失增大； （C）送水量增加，泵的轴功率不变； （D）送水量增加，泵的轴功率下降。 29 有一锅炉，每小时蒸发水量为20吨，额定压力为1.5MPa，此锅炉注水泵选（ ） （A）单级离心泵； （B）多级离心泵； （C）齿轮泵； （D）螺杆泵。 30 以下不是离心式通风机的性能参数（ ） （A）风量 （B）扬程 （C）效率 （D）风压

231 当管路特性曲线写为H?A?Bqv时（ ）

（A）A只包括单位重量流体需增加的位能

（B）A包括单位重量流体需增加的位能与静压能之和

流体输送机械

2（C）Bqv代表管路系统的局部阻力损失 2（D）Bqv代表单位重量流体增加的动能

32 以下说法是正确的：当粘度?较大地增大时，在泵的性能曲线上 （A）同一流量qv处，扬程H下降，效率?上升 （B）同一流量qv处，扬程H上升，效率?上升 （C）同一流量qv处，扬程H下降，效率?下降 （D）同一流量qv处，扬程H上升，效率?下降

33 有人认为泵的扬程就是泵的升扬高度，有人认为泵的轴功率也就是电动机的功率 （A）这两种说法都不对，（B）这两种说法都对， （C）前一种说法对， （D）后一种说法对。 34 当两台规格相同的离心泵并联时，只能说（ ） （A）在新的工作点处较原工作点处的流量增大一倍

（B）当扬程相同时，并联泵特性曲线上的流量是单台泵特性曲线上流量的两倍 （C）在管路中操作的并联泵较单台泵流量增大一倍

（D）在管路中操作的并联泵扬程与单台泵操作时相同，但流量增大两倍 35 当两个同规格的离心泵串联使用时，只能说（ ） （A）串联泵较单台泵实际的扬程增大一倍

（B）串联泵的工作点处较单台泵的工作点处扬程增大一倍

（C）当流量相同时，串联泵特性曲线上的扬程是单台泵特性曲线上的扬程的两倍 （D）在管路中操作的串联泵，流量与单台泵操作时相同，但扬程增大两倍

2.2.2 应用举例题

【1】在图示中，有一直径为?38?2.5mm，长为30ｍ的水平直管AB，在其中间装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计，流量系数C0?0.63，流过孔板永久压降为?pf?6?104Pa，管内流动摩擦系数取0.022。 试求：（1）AB段压降；

（2）若泵的轴功率为0.3kW，效率为62%，则AB管所消耗功率为泵有效功率的百分之多少？流体密度为870kg/m，U形管中的指示液为汞，其密度为13600kg/m，R=0.6m。 解：（1）根据孔板的流量计算式：

u0?C02gR(?i??)/?

得u0?0.632?9.81?0.6(13600?870)/870?8.27m/s 管内流速

ABu?u0(d0/d)2?8.27(0.0164/0.033)2?2.04m/s 质量流量

4在A、B两截间列机械能衡算式：

pAqm??uA??u?d2?870?2.04?0.785?0.0332?1.52kg/sR22uApBuBgzA???gzB????hf

?2?2将 zA?zB?0,uA?uB代入上式得

图2-1 例1附图 pA?pB???hf

?hf为流体在AB段的能量损失，由直管阻力损失和孔板流量计的永久压降组成，即

lu2?pf302.0426?104?hf????0.022????111J/kg

d2?0.0332870可得AB段压降为 ?p?pA?pB???hf?870?111?96570Pa （2）首先需计算泵的有效功率

Pe?Pa??300?0.62?186W

AB段消耗功率为 PAB?qm?hf?1.52?111?169W

于是AB段所耗功率占泵有效功率的百分数为 PAB/Pe?169/186?0.909?90.9%

22HH'AA'He-qv20m11 图2-2 例2附图 qvqv' 【2】如附图所示，从水池用离心泵向高位槽送水，要求送水量为45m3/h，总管路长（包括当量长度）150m，高位槽内压强19.62kPa（表压），管路均为φ108×4mm的光滑管，高位槽水面距水池面高20ｍ。水的密度为1000kg/m3，粘度为1mPa·s

流体输送机械

求：（1）泵的压头和轴功率（泵效率为65％）；

（2）若阀门开度和操作条件不变，现改为输送????水的另一种液体，粘度不变，试示意指明工作点的变化趋势，并定性分析H、qv、Pa的变化方向。 解：（1）根据送水量，可计算出管内流体流速

u?qvd245?1.59m/s 23600?0.785?0.1??4du?通过雷诺数判定管内流动类型，从而确定摩擦系数的计算方法

Re???0.1?1.59?1000?159000?4000 为湍流

0.001对于光滑管，湍流时 ??0.31640.3164??0.0158 0.250.25Re159000以1-1截面为位能基准，在截面1-1和2-2之间列机械能衡算式：

22p1u1p2u2z1???He?z2???Hf

?g2g?g2g上式中 z1?0，p1?0（表压），u1?u2?0，z2?20m，p2?19.62kPa（表压）

2?lu1501.592Hf???0.0158???3.1m

d2g0.12?9.81代入上式可得泵的压头为：

p219.62?103He?z2??Hf?20??3.1?25.1m

?g1000?9.81泵的轴功率 Pa?Heqv?g??25.1?45?1000?9.81?4735w

3600?0.65（2）泵的特性曲线与密度无关，但管路特性曲线与密度有关，管路特性曲线为

?p?u22 He??z???Hf?A?Bqv?g2g 当?增大时，A值变小，而B不变，即管路特性曲线的线型不变，位置下移，由图可见工作点由A移到A'，扬程H略减，流量qv增加；又Pa?Heqv?g?，上式H、qv、?都改变，其中

H↓，qv↑，?↑一般，H改变量较小（曲线平滑），所以Pa一般增大，或根据泵特性曲线中Pa~qv的关系可知，流量qv增加，泵轴功率Pa增大。

【3】用离心泵将原油从油库沿管内径为0.15m，长2公里（包括局部阻力的当量长度）的水平管送往炼油厂，输油量为40m3/h，油泵总效率为0.65，求：（1）泵的轴功率；（2）某天该油泵突然发生故障，于是开动一台备用泵，其压头仅为原来泵的80%，问此泵能输送原油多

少m3/h。已知条件：油的密度为890kg/m3，粘度为0.4Pa·s，油库与贮罐均为常压（换泵后当量长度按不变考虑）。

解：（1）根据输油量计算管内流速

u?qvd240?0.63m/s 23600?0.785?0.15??4du?通过雷诺数判定管内流动类型，从而确定摩擦系数的计算方法

Re???0.1?0.63?890?210?2000 为层流

0.4层流时 ??6464??0.3048 Re210该题条件下，油泵所耗功率完全用于克服管路阻力，在输油管的进出口间列机械能衡算式可得：

l?leu220000.632He??Hf???0.3048???82.1m

d2g0.152?9.81泵的轴功率 Pa??gqvHe890?9.81?40?82.1??12253w ?3600?0.65??0.8He?0.8?82.1?65.7m He（2）改用备用泵后，其压头为

分析可知：由于泵的压头减少，输送过程全程压降改变为：

??890?9.81?65.7?5.736?105Pa ?p?f??gHe因泵的压头降低，输油量必减少，所以输油管内仍为层流流动，对于水平圆管的层流流动，由泊稷叶方程 ?p?f??p?fd232?lu? d25.736?105?0.152 由此得输油管内流速 u????0.504m/s32?l32?0.4?2000输油量 qv??

?4d2u??0.785?0.152?0.504?0.0089m3/s?32.05m3/h

【6】如本题附图所示的输水系统，管路直径为?80?2mm，当流量为36m3/h时，吸入管路的能量损失为6J/kg，排出管的压头损失为0.8m，压强表读数为245kPa，吸入管轴线到U形管汞面的垂直距离h?0.5m，当地大气压强为98.1kPa，试计算： （1）泵的扬程与升扬高度； （2）泵的轴功率（??70%）； （3）泵吸入口压差计读数R。

流体输送机械

解：该题包括了机械能衡算方程、连续性方程、静力学方程的综合运用，解题技巧在于根据题给数据恰当选取截面，以便使计算过程清晰化。 （1）泵的扬程与升扬高度

截面与位能基准面（1-1截面）的选取如本题附图所示。

由题给条件，在1-1与2-2两截面之间列机械能衡算式可直接求得泵的扬程，即

2He?z2?u2/2g?p2/?g?Hf1?2

式中 z2?5m

u2?36/(3600??4?0.0762)?2.204m/s

p2/?g?245?103/(1000?9.81)?24.98m Hf0?2?6/9.81?0.6118m

所以 He?5?2.2042/(2?9.81)?24.98?0.6118?30.84m

在1-1与3-3两截面之间列机械能衡算式并整理便可求得泵的升扬高度，即

z3?He?Hf1?3?30.84?(0.6118?0.8)?29.4m

（2）泵的轴功率

Pa?Heqv?g30.84?36?1000?9.81?4322W

3600?0.7??（3）真空表读数R

欲求真空表读数R，需在1-1和4-4两截面之间列机械能衡算式以计算泵入口处压强p4，然后再利用静力学方程求解。

2pau4p?z4??4?Hf1?4 由机械能衡算式得 ?g2g?g整理上式并将有关数据代入得：

2u4p4?pa?(z4??Hf1?4)?g2g2.2042?98.1?10?(4.5??0.6118)?1000?9.81

2?9.81?45540Pa3对U形管压差计列静力学方程得

pa?R?ig?h?g?p4

R?(pa?h?g?p4)/?ig?(98100?0.5?1000?9.807?45540)/(13600?9.807) ?0.3573m通过该题（1）的计算，从概念上应该搞清楚：泵的扬程是1N流体从输送机械获得的有

效能量，而升扬高度是机械能衡算式中的?z项，切不可将二者混淆。

33H4521K0.013QAHfBH-Qz35m4.5m114hRp12 图2-5 例6附图 图2-6 例7附图

【7】用离心泵向水洗塔送水。在规定转速下，泵的送水量为0.013m3/s，压头为45m。当泵的出口阀全开时，管路特性方程为：

2 （qv的单位为m3/s） He?20?1.1?105qv为了适应泵的特性，将泵的出口阀关小以改变管路特性。试求： （1）因关小阀门而损失的压头； （2）关小阀门后的管路特性方程。

解：因关小阀门而损失的压头为泵的压头与管路要求压头的差值。关小阀门后，增加了局部阻力，使管路特性曲线变陡，关小阀门前后管路特性曲线如本题附图中的曲线1、2所示。A、B两点之间的垂直距离代表Hf。 （1）关小阀门的压头损失

当流量qv?0.013m3/s时，泵提供的压头H?45m，而管路要求的压头为

He?20?1.1?105(0.013)2?38.59m

损失的压头为

Hf?H?He?45?38.59?6.41m

（2）关小阀门后的管路特性方程

管路特性方程的通式为：

2 He?A?Bqv 在本题条件下，A(??z?足如下关系：

?p)不发生变化，而B值因关小阀门而变大。关小阀门后应满?g45?20?B(0.013)2

流体输送机械

解得： B?1.479?105s2/m5 关小阀门后的管路特性方程为：

2 He?20?1.479?105qv

【8】用离心泵向密闭高位槽送料，流程如本题附图所示。在特定转速下，泵的特性方程为：

2（qv的单位为m3/s） H?42?7.56?104qv当水在管内的流量qv?0.01m3/s时，流动进入阻力平方区。现改送密度??1200kg/m3的水溶液（其它性质和水相近）时，密闭容器内维持表压118kPa不变，试求输送溶液时的流量和有效功率。

解：本题条件下，泵的特性方程和特性曲线不变，而当流动在阻力平方区时，管路特性方程中的比例系数B值保持恒定，在维持密闭高位槽表压不变的情况下，随被输送液体密度加大，

HMH~ qvH'~ qvM'He~ qv12m12 图2-7 例8附图 qv 管路特性方程中的A(??z??p)值变小，因而管路特性曲线向下平移，从而导致泵的工作点?g向流量加大方向移动，如本题附图中的曲线2所示。下面进行定量计算。

输送清水时，管路特性方程为

He??z??p2?Bqv ?g将有关数据代入上式得

118?10322He?12??Bqv?24?Bqv

1000?9.81此式与泵的特性方程联解以确定B值

42?7.56?104(0.01)2?24?B(0.01)2

解得 B?1.044?105s2/m5

当输送溶液时，B值不变，管路特性方程变为

118?103??12??)2He?1.044?105(qv 1200?9.807?)2?22?1.044?105(qv此方程与泵的特性方程联解，便可求解改送溶液时的流量，即

?)2?22?1.044?105(qv?)2 42?7.56?104(qv??0.01054m3/s 解得 qv所以 H?42?7.56?104?0.010542?33.6m

泵的有效功率为

??g?33.6?0.01054?1200?9.81?4169W Pe?Hqv由上面计算可知，当泵上下游两容器的压强差不为零时，被输送液体密度的变化必引起管路特性曲线的改变，从而导致泵工作点的移动。在本题条件下，密度加大，使泵的流量加大，压头下降，功率上升。

2【12】某带有变频调速装置的离心泵在转速1480r/min下的特性方程为He?38.4?40.3qv（qv单位为m3/min）。输送管路两端的势能差为16.8m，管径为?76?4mm，长1360m（包括局部阻力的当量长度），??0.03。试求： （1）输液量qv；

（2）当转速调节为1700r/min时的输液量qv。 解：（1）管路特性方程为（qv单位为m3/min）：

H???l?le112qv2?Hf?16.8??()()?gd2g1?d26042136011qv2?16.8?0.03???()?

0.0682?9.810.785?0.068236002?16.8?645qv （1）

2泵的特性方程为： He?38.4?40.3qv

（2）

式（1）和式（2）联立得：

22 16.8?645qv?38.4?40.3qv解得：qv?0.178m3/min

（2）当泵的转速调为n??1700r/min时，根据泵的比例定律

?n?qvH??n???； e??? qvnHe?n?2流体输送机械

?/(即He?He?2qv)，将此式代入泵特性方程得： qv2??(38.4?40.3qvHe)(?2qv)qvn?17002?2?38.4?(?2?50.7?40.3qv?2?38.4?()2?40.3qv)?40.3qvn14802将调速后泵的特性方程与管路特性方程H?16.8?645qv联立

??0.222m3/min 得 qv

【13】某型号的离心泵，在一定的转速下，在输送范围内，其压头与流量的关系可用

2（He单位为ｍ，qv单位为m3/s）来表示。用该泵从贮槽将水送至高位槽，He?18?6?105qv如附图所示。两槽均为敝口，且水面维持恒定。管路系统的总长为20ｍ（包括所有局部阻力的当量长度），管径为φ46×3ｍｍ，摩擦系数可取为0.02，试计算：（１）输水量为多少m3/h；（２）若泵的效率为65％，水的密度为1000kg/m3，离心泵在运转时的轴功率为多少kW；（３）若将该输送系统的高位槽改为密闭容器，其内水面上方的压强为49kPa（表压），其它条件均不变，试分析此情况下的输水量与泵的轴功率将如何变化（不必计算，用公式与特性曲线图示说明）。

22H'HA'AHe~qvPa'PaPa~qv3m11 图2-10 例13附图 qv'qv 解：（1）求输水量。取1-1截面为位能基准，在1-1和2-2截面间列机械能衡式，可得管路的特性方程

H??p??z??Hf ?g上式中 ?z?3m，?p?0

l?leu2l?le1qHf????(v)2d2gd2g1?d2 4201qv2?0.02???()2?3.23?105qv20.042?9.810.785?0.04

代入得管路的特性方程为：

2 H?3?3.23?105qv2联立泵的特性方程He?18?6?105qv得出泵在该管路系统中的工作点为：

He?8.25m；qv?0.00403m3/s?14.51m3/h

即该输送系统的输送量为14.51m3/h。 （2）泵的轴功率：Pa?Heqv?g??8.25?0.00403?1000?9.81?501.8w?0.5018kw

0.65（3）将高位槽改为密闭容器后，泵的特性曲线不变，而管路的特性曲线发生变化，在管路特?p49?1032??5m，Hf仍为3.23?105qv性方程中，?z?3m，，因此，管路的特性方?g1000?9.812程为：H?8?3.23?105qv

上式表明，管路特性曲线的形状不变，位置上移，由附图可见改造后泵的工作点由A点??qv，Pa??Pa。 移至A＇点，输水量和泵的轴功率皆减小，即qv

【14】某混合式冷凝器的真空度为78.5kPa，所需冷却水量为5×104kg/h，冷水进冷凝器的入口比水池的吸水面高15m，用φ114×7mm管道输水，管长80m，管路配有2个球心阀和5个弯头，现仓库中有四种规格离心泵如下：

编号 流量L/min 扬程m 1 500 10 2 1000 10 3 1000 15 4 2000 15 已知阀门的阻力系数??3，弯头的阻力系数??1.26，管入口??0.5，摩擦系数??0.02，试问用哪一号泵，并说明理由。

解：冷却水流量 qv?qm/??5?104/1000?50m3/h?83.33L/mi n1输送管内冷水流速 u?qv/(?d2)?50/(0.785?0.12?3600)?1.77m/s

4在水池液面与冷凝器入口外端两截面列机械能衡算式，可得如下管路的特性方程：

?p真?plu2H???z??Hf??z?(????)

?g?gd2g上式中有关管件的局部阻力系数分别为：进口突然收缩??0.5，阀门??3，弯头

??1.26，出口突然扩大??1，代入得

?78.5?104801.772H??15?(0.02?2?3?5?1.26?0.5?1)1000?9.810.12?9.81 ?11.76m所选泵的额定流量和扬程应略大于系统所需的，所以应选3号泵（流量为1000L/min，

流体输送机械

扬程为15m）。1、2号泵扬程低，4号泵流量大，虽可用，但效率低，故不宜。