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《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=,进水水箱绝对压强P2=

以泵轴为0-0线,大气压Pa=1atm

出水水箱测压管水头:H1??P1?Pa??10??3?1??10?20m

进水水箱测压管水头:H2??P2?Pa??10??0.8?1??10??2m(“-”表示在泵轴以下)

HST?H1?H2?20?(?2)?22m

(2)泵的吸水地形高度:Hss?H2??2m (3)泵的压水地形高度:Hsd?H1?20m

【2】.解答:如图(a),Hss(a)?3m

据题意:Hss(b)?Hss(C)?Hss(a)?3m 以泵轴为基准面

(1)b水泵位置水头:Zb?HA

b水泵吸水池测压管水柱高度:h??0.5?1??10??5m b水泵吸水池测压管水头:H测?Zb?h?HA???5?m b水泵Hss(b)?0?H测?0??HA?5??5?HA?3m

解得:HA?2m

(2)c水泵位置水头:Zc??5m(在泵轴以下)

c水泵吸水池测压管水柱高度:h??Pc?1??10?10Pc?10

c水泵吸水池测压管水头:H测?Zc?h??5?10Pc?10?10Pc?15(m)

c水泵Hss(c)?0?H测?0??10Pc?15??15?10Pc?3mH 解得:Pc?1.2atm

【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i1?5.7‰ 压水管沿程水头损失系数i1?11.6‰ 真空表读数:Hv?Hsdv12?z??hs?? (见P24,公式2-30)

2g2真空表安装在泵轴处,

?z?0 2v12则:Hv?Hss??hs?

2g计算水泵的吸水管流速:v1?QQ0.16???1.27m/s 22A1?D3.14?0.4)(s)(44泵吸水地形高度:Hss?35?32?3m

吸水管水头损失:?hs?i1?l1?1?0.0057?30?1?1.17m

1.272则:真空表读数Hv?3?1.171??4.25mH2O

2?9.8∵1atm?10mH2O?760mmHg

则:4.25mH2O?4.25?76?323mmHg% 真空度=

Pa?Pv10mH2O?4.25mH2O?100%??100%?57.5% Pa10mH2O(2)泵的静扬程:HST??74.5?32???2?1??10?52.5m

压水管水头损失:?hd?i2?l2?1?0.0116?200?1?3.32m 管道总水头损失:?h??hs??hd?1.17?3.32?4.49m 总扬程:H?HST??h?52.5?4.49?56.99m

(3)轴功率:N??gQH1000?9.8?0.16?56.99??127.66kw

1000?1000?0.7【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:

2v0PP?0?0?0?a 0-0断面:E0?Z0?2g?g?g

v12P1v12P?z??(Hss?)??1 1-1断面:E1?Z1?2g?g22g?g22v2P2v2P?z??(Hss?)??2 2-2断面:E2?Z2?2g?g22g?g

22v3P3v3P??HST??a 3-3断面:E3?Z3?2g?g2g?g吸水管水头损失:

Pa?P1??z?v12?z?v12??hs?E0?E1???Hss????Hv??Hss???

?g22g22g?????z?v12?得:Hv??hs??Hss? ??2?2g?压水管水头损失:

2222P2?Pa??v3?v3?z?v2?z?v2??hd?E2?E3???Hss??HST?Hd??Hss??HST 得:?????g22g22g????22?v3?z?v2?Hd??hd??Hss????HST

2?2g?∵泵装置总扬程H?Hv?Hd

22?v3?z?v12?z?v2????hd??Hss????HST 则:H?Hv?Hd??hs??Hss???22g22g????22v3v12?v2???hs??hd???z???HST(总水头损失?h??hs??hd)

2g2g??h?HST

22?v12?v2?v3? ?????z??2g?2g?2v12?v2?0; 忽略流速差,即v1?v2,

2g2v3??h?

2g压力表和真空表沿泵轴安装,即?z?0则最后:H?HST【5】.解答:泵的基本方程式:HT?

叶轮出口牵连速度:u2?u112C2u?u2?2(u2?C2rctg?)?(u2?u2C2rctg?2) gggn?D21450?3.14?0.28 ??21.25(m/s)6060(m2)叶轮出口面积:F2??D2?b2?3.14?0.28?0.04?0.035

径向流速:C2r?QTQ ?T?38.57Q(Tm/s)F20.035 代入基本方程式,得理论特性曲线: HT?1(21.252?21.25?38.57QT?ctg30?)?40.08?144.86QT 9.8【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倍。

因为:在泵的基本方程式的推导过程中,液体密度ρ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ρ有关,N??gQH,N和?成正比,当??1.3?水时,则功率变为

1000?原来的倍。

(2)压力表读数变为原来的倍。

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Hd不变,泵的压力表读数:Pd??gHd(MPa),和密度成正比,当??1.3?水时,则Pd变为原来的倍。

(3)以吸水池水面为基准面,吸水池和高位水池的高度差:Z?48m

P?Pa1.013?105??2?1???7.9m 高位水池的测压管内液柱高度:h??g1.3?水g 静扬程:HST?Z?h?48?7.9?55.9m

【7】.解答:测压管水头:H测?Z??gh

Z——位置水头

?gh——测压管内水柱高度(压强水头)

2 管道水头损失:?h?H2?H1(计算段前后测压管水头差)=SQ

测压管水头线:沿程测压管水头的连线,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

v12程H?Hv?Hd,真空表读数Hv?Hss??hs?,闸阀关小时,流量减小,则?hs减小,v1减小,Hss2g不变,则Hv读数减小,而总扬程H是增大的,因此Hd是增大的,即A表读数增大。

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HBD??hBD,闸阀关小,流量减小,?hBD?SBDQ2减小,HBD不变,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,Hv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,对

应的测压管水面高度增加。

【9】.解答:(1)不一定。因为可能调节出水泵的高效段,则,水泵的效率降低。 【10】.解答:(1)一样。

因为:总扬程H?HST??h。两种情况,静扬程HST一样,水头损失一样,则总扬程一样。

(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HST增加,则总扬程增加。其管道特性曲线变化如图。

【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。

?n1?QnH? 因为调速后满足比例率:1?1,1?? ??Q2n2H2?n2? 比转速ns1? 比转速:

2

3.65n1Q1H134

ns2?3.65n2Q2H2343.65n?222n2Q1n134??nH1???n2???1?3.65n1Q13.65Q1n?n???ns1 33H14H14n?n322322121321【15】.解答:

据已知:比例尺??

Dm1?,Hm?0.8m,Qm?11L/s,nm?730r/min D实4实际泵n实?960r/min

2

??QH3n2n根据相似律:m??m,m???m? ?n?Qs实n实H实?实?则:实际泵流量:Q实?Qm?n实??nm2Hm?n实2?2?nm3?11?960?1????730?4?0.8?960223?926L/s

H实???1?2???730?4?34?22m

【16】.解答:该水泵的比转速:ns?

3.65nQH?3.65?2900?0.0323504?100r/min

参考P54,ns?100r/min的相对性能曲线,

铭牌上参数即为:Q0?32L/s,H0?50m,N0?22.9kw,?0?68.5% 根据公式:Q?Q?Q0

H?H?H0

N?N?N0