制造厂所提供的是通过性能试验所得到的通用性能曲线。 第四章 思考题:
1． 何谓汽蚀现象？它对泵的工作有何危害？
答：汽泡的形成、发展和破裂以致材料受到破坏的全部过程，称为汽蚀现象。 危害：（1）材料破坏 （2）噪声和振动（3）性能下降
2． 为什么泵要求有一定的几何安装高度？在什么情况下出现倒灌高度？ 答：提高吸水性能，使泵在设计工况下工作时不发生汽蚀。
当吸水池液面压力等于该温度下液体所对应的饱和压力Pv时，出现倒灌高度。 3． 电厂的给水泵及凝结水泵为什么都安装在给水容器的下面？
答：给水泵的吸入容器是除氧器，凝结水泵的吸入容器是凝汽器，除氧器和凝汽器里都是饱和状态，即液面压力等于该温度下水的饱和压力。为了避免发生汽蚀，需采用倒灌高度，因此给水泵及凝结水泵都安装在水容器的下面。
4． 何谓有效汽蚀余量?ha和必需汽蚀余量?hr，二者有何关系？
答：有效汽蚀余量?ha：指泵在吸入口处，单位重量液体所具有的超过汽化压力（饱和蒸汽压力）的富余能量。
必需汽蚀余量：指液体在泵吸入口的能头对压力最低点处静压能头的富余能头。
二者关系：当（?hr＞?ha）时，泵内发生汽蚀； 当（?hr＜?ha＝时，泵内不会发生汽蚀；
当（?hr＝?ha＝?hc）时，处于临界状态。
5． 产品样品中提供的允许汽蚀余量[?h]是怎样得到的？
答：厂家通过汽蚀实验得到临界汽蚀余量?hc，为保证泵不发生汽蚀，?hc加一安全量，得允许汽蚀余量[?h]。
6． 为什么目前多采用汽蚀余量来表示泵的汽蚀性能，而较少用吸上真空高度来表示？ 答：因为使用汽蚀余量时不需要进行换算，特别对电厂的锅炉给水泵和凝结水泵，吸入液面都不是大气压力的情况下，尤为方便。同时汽蚀余量更能说明汽蚀的物理概念，因此，目前已较多使用汽蚀余量。
7． 提高转速后，对泵的汽蚀性能有何影响？
答：对同一台泵来说，当转速变化时，汽蚀余量随转速的平方成正比关系变化，即当泵的转速提高后，必需汽蚀余量成平方增加，泵的抗汽蚀性能大为恶化。
8． 为什么说汽蚀比转数也是一个相似特征数？使用无因次汽蚀比转数有何优点？ 答：因为汽蚀比转数是由流量相似定律和汽蚀相似定律推导而来的。因此也是一个相似特征数。
优点：不需要进行单位换算。
9． 提高泵的抗汽蚀性能可采用那些措施？基于什么原理？ 答：一、提高泵本身的抗汽蚀性能
(1)降低叶轮入口部分流速。一般采用两种方法：①适当增大叶轮入口直径D0；②增大
叶片入口边宽度b1。也有同时采用既增大D0又增大b1的方法。这些结构参数的改变，均应有一定的限度，否则将影响泵效率。
(2)采用双吸式叶轮。双吸式叶轮的必需汽蚀余量是单吸式叶轮的63％，因而提高了泵的抗汽蚀性能。
(3)增加叶轮前盖板转弯处的曲率半径。这样可以减小局部阻力损失。 (4)叶片进口边适当加长。即向吸人方向延伸，并作成扭曲形。
(5)首级叶轮采用抗汽蚀性能好的材料。如采用含镍铬的不锈钢、铝青铜、磷青铜等。 二、提高吸入系统装置的有效汽蚀余量?ha
可以采取如下措施：
(1)减小吸入管路的流动损失。即可适当加大吸入管直径，尽量减少管路附件，如弯头、阀门等，并使吸人管长最短。
(2)合理确定两个高度。即几何安装高度及倒灌高度。
(3)采用诱导轮。主叶轮前装诱导轮，使液体通过诱导轮升压后流入主叶轮(多级泵为首级叶轮)，因而提高了主叶轮的有效汽蚀余量，改善了泵的汽蚀性能。
(4)采用双重翼叶轮。双重翼叶轮由前置叶轮和后置离心叶轮组成，与诱导轮相比，其主要优点是轴向尺寸小，结构简单，且不存在诱导轮与主叶轮配合不好，而导致效率下降的问题。所以，双重翼离心泵不会降低泵的性能，却使泵的抗汽蚀性能大为改善。
(5)采用超汽蚀泵。在主叶轮之前装一个类似轴流式的超汽蚀叶轮，其叶片采用了薄而尖的超汽蚀翼型，使其诱发一种固定型的汽泡，覆盖整个翼型叶片背面，并扩展到后部，与原来叶片的翼型和空穴组成了新的翼型。其优点是汽泡保护了叶片，避免汽蚀并在叶片后部溃灭，因而不损坏叶片。
(6)设置前置泵。采用在给水泵前装置低速前置泵，使给水经前置泵升压后再进入给水泵，从而提高了泵的有效汽蚀余量，改善了给水泵的汽蚀性能；同时除氧器的安装高度也大为降低。这是防止给水泵产生汽蚀、简单而又可靠的一种方法。 第五章 思考题
1． 如何绘制管路特性曲线？
答：由泵的管路特性曲线方程Hc?Hst??qv可知，当流量发生变化时，装置扬程Hc也
随之发生变化。对于风机，因气体密度?很小，即HtHt形成的气柱压力可以忽略不计，为零，又因引风机是将烟气排入大气，故该风机的管路特性曲线方程可近似认为
2 pc???qv2因此可以看出，管路特性曲线是一条二
次抛物线，此抛物线起点应在纵坐标静扬程
Hst处；风机为一条过原点的二次抛物线，
如图所示。
2.什么是泵与风机的运行工况点？泵（风机）的扬程（全压）与泵（风机）装置扬程（装置风压）区别是什么？两者又有什么联系？ 答：将泵本身的性能曲线与管路特性曲线按同一比例绘在同一张图上，则这两条曲线相交于一点，这点即泵在管路中的工作点。
区别：泵(风机)的扬程：是提供能量的,随流量的增加扬程降低,曲线下降。
装置扬程：管路系统所消耗的能量，随流量的增加，扬程增加，曲线上升。 关系：当二者相等时，泵（风机）稳定工作。 3.试述泵与风机的串联工作和并联工作的特点？
答：并联特点：扬程彼此相等，总流量为每台泵（风机）输出流量之和。
串联特点：流量彼此相等，总扬程为每台泵（风机）扬程之和。 4.泵与风机并联工作的目的是什么？并联后流量和扬程（或全压）如何变化？并联后为什么扬程会有所增加？ 答：（1）泵与风机并联工作的目的是保证扬程相同时增加流量。
（2）两台泵并联后的流量等于各泵流量之和，与各泵单独工作时相比，两台泵并联后的总流量小于各泵单独工作时流量的二倍，而大于一台泵单独工作时的流量。并联后每台泵工作流量较单独工作时的较小。
（3）因为输送的管道仍是原有的，直径也没增大，而管道摩擦损失随流量的增加而增大了，从而导致总阻力增大，这就需要每台泵都提高它的扬程来克服增加的阻力，故并联后扬程大于并联前扬程。
2． 泵与风机串联工作的目的是什么？串联后流量和扬程（或全压）如何变化？串联后为什
么流量会有所增加？ 答：（1）泵与风机串联工作的目的是提高扬程。 （2）两台泵串联工作时所产生的总扬程小于泵单独工作时扬程的二倍，而大于串联前单独运行的扬程。
（3）因为扬程的增加大于管路阻力的增加，致使富裕的扬程促使流量增加。 6．为什么说单凭泵或风机最高效率值来衡量其运行经济性高低是不恰当的？
答：因为只有当泵与风机的工作点位于高效区时，经济性才高。因此单凭泵或风机最高效率值来衡量其运行经济性高低是不恰当的。
7．泵与风机运行时有哪几种调节方式？其原理是什么？各有何优缺点？
答：变速调节：原理是在管路特性曲线不变时，用变转速改变泵与风机的性能曲线，从而改变工况点。优点是大大减少附加的节流损失，在很大变工况范围内保持较高的效率。缺点是投资昂贵。
节流调节：原理是在管路中装设节流部件，利用改变阀门开度，使管路的局部阻力发生变化，来达到调节的目的。①出口端节流：只改变管路特性曲线。优点是方法可靠，简单易行。缺点是调节方式不经济，而且只能在小于设计流量一方调节。②入口端节流：既改变管路特性曲线，也改变风机本身的性能曲线。同一流量下，入口端节流损失小于出口端节流损失，但由于入口端调节会使进口压力下降，对于泵有引起汽蚀的危险，只能适用于风机。 入口导流器调节：原理是改变风机本身性能曲线。优点是节省功率。只适用于风机。 汽蚀调节：原理是利用泵的汽蚀特性来调节流量，改变泵本身的性能曲线。优缺点：对通流部件损坏并不严重，可使泵自动调节流量，减少运行人员，降低水泵耗电。如果汽轮机负荷常变，特别是长期在底负荷下时采用汽蚀调节会使寿命大大降低。只适用于泵。
可动叶片调节：原理是动叶安装角可随不同工况而改变，通过改变泵与风机本身的性能曲线来调节流量。泵与风机在低负荷时的效率大大提高。在较大流量范围内几乎可以保持高效率，避免了采用阀门调节的节流损失。
变频调节：通过改变电源频率来调节异步电动机的转速，进而改变泵与风机的性能曲线，从而改变它们的工作点。变频调速节能效果明显，且易于实现过程自动化。但变频调速器的功率不能适应大型火力发电厂主要泵与风机的需要，功率因素也不是非常高，在实际应用中，以中小型泵与风机的调节为主。 8.比较离心泵叶轮叶片的切割方式？
答：叶轮外径的切割应使效率不致大幅度下降为原则。因此，对于不同的泵应采用不同的切割或加长方式。对于ns＜60的低比转数多级离心泵，只切割叶片而保留前后盖板，则能够保持叶轮外径与导叶之间的间隙不变，液流有较好的引导作用，但园盘摩擦损失仍保持未变而导致效率下降。因此是否同时切割前后盖板要视具体情况而定。对高比转数离心泵，则应
?要大于后盖板处的直径当把前后盖板切成不同的直径，使流动更加平顺，前盖板的直径D2??，且平均直径为 D2D2dp??D?22??22 ?D2?9.离心泵轴向力是如何产生的？又如何平衡的？
答：以单级叶轮为例，如图所示，由叶轮流出的液体，有一部分经间隙回流到了叶轮盖板的两侧。在密封环(直径Dw处)以上，由于叶轮左右两侧腔室中的压力均为p2，方向相反而相互抵消，但在密封环以下，左侧压力为p1，右侧压力为p2，且户p2>p1，产生压力差
?p?p2?p1。此压力差积分后就是作用在叶轮上的推力，以符号F1表示。
另外，液体在进入叶轮后流动方向由轴向转为径向，由于流动方向的改变，产生了动量，导致流体对叶轮产生一个反冲力F2。反冲力F2的方向与轴向力F1的方向相反。在泵正常工作时，反冲力F2与轴向力F1相比数值很小，可以忽略不计。但在启动时，由于泵的正常压力还未建立，所以反冲力的作用较为明显。启动时卧式泵转子后窜或立式泵转子上窜就是这个原因。
对于立式水泵，转子的重量是轴向的，也是轴向力的一部分，用F3表示，方向指向叶轮入口。
总的轴向力F为
F?F1?F2?F3
在这三部分轴向力中，F1是主要的。
如何平衡：（1）采用双吸叶轮或对称排列的方式平衡 （2）采用平衡孔和平衡管平衡 （3）采用平衡盘平衡 （4）采用平衡鼓平衡
10．离心泵径向力是如何产生的？又如何平衡的？
答：采用螺旋形压水室的水泵，在设计工况工作时，没有径向力。在变工况下工作时会产生径向力。
在设计流量时，压水室内液体流动的速度和方向与液体流出叶轮的速度和方向基本上是一致的，因此从叶轮流出的液体能平顺地流入压水室，所以叶轮周围液体的速度和压力分布是均匀的，此时没有径向力。
在小于设计流量时，压水室内液体流动的速度减小，但是，液体流出叶轮时的速度
?，如左图所示。v2?>v2，并却由v2增加到v2且方向也改变了，结果使流出叶轮的液体撞
击压水室中的液体，使流出叶轮的液体速度减慢，动能减小，在压水室内液体的压力则升高。液体从压水室的隔舌开始就受到冲击而增加压力。以后沿压水室不断受到冲击，压力不断增加，因此压水室的液体压力在隔舌处最小，到出口扩压管处压力处最大。由于这种压力分布不均匀在叶轮上产生一个集中的径向力R，其方向为自隔舌开始沿叶轮旋转方向转90°的位置。
此外，压水室中压力越小的地方，从叶轮中流出的液体就越多，液体对叶轮的反冲力也越大。由此可见，反冲力的大小是隔舌处最大，扩压管处最小，而反冲力引起的径向力T是从R开始向叶轮旋转的反方向转90°的方向，即指向隔舌的方向。这是引起径向力的次要原因。
于是，作用于叶轮上的总径向力F为R和T的向量和，其指向如左图所示方向。
当流量大于设计流量时，压水室内的液体压力是从隔舌开始下降到扩压管处最小，径向力R的方向是自隔舌开始沿叶轮旋转的反方向转90°的位置，如左图所示。而反冲力是隔舌处最小，扩压管处最大，由反冲力引起的径向力T的方向是从R开始向叶轮旋转的反方向旋转90°，此时作用于叶轮上总的径向力F为R和T的向量和，其指向如左图所示。 如何平衡：（1）采用双层压水室平衡
（2）采用两个压水室相差180度的布置方法平衡