《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