《泵与泵站》第二章课后习题答案.doc
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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=3.0atm,进水水箱绝对压强P2=0.8atm
以泵轴为0-0线,大气压Pa=1atm
出水水箱测压管水头:
进水水箱测压管水头:
(“-”表示在泵轴以下)
(2)泵的吸水地形高度:
(3)泵的压水地形高度:
【2】.解答:
如图(a),
据题意:
以泵轴为基准面
(1)b水泵位置水头:
b水泵吸水池测压管水柱高度:
b水泵吸水池测压管水头:
b水泵
解得:
(2)c水泵位置水头:
(在泵轴以下)
c水泵吸水池测压管水柱高度:
c水泵吸水池测压管水头:
c水泵H
解得:
【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‰
压水管沿程水头损失系数‰
真空表读数:
(见P24,公式2-30)
真空表安装在泵轴处,
则:
计算水泵的吸水管流速:
泵吸水地形高度:
吸水管水头损失:
则:
真空表读数
∵
则:
%
真空度=
(2)泵的静扬程:
压水管水头损失:
管道总水头损失:
总扬程:
(3)轴功率:
【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:
0-0断面:
1-1断面:
2-2断面:
3-3断面:
吸水管水头损失:
得:
压水管水头损失:
得:
∵泵装置总扬程
则:
(总水头损失)
忽略流速差,即,;
压力表和真空表沿泵轴安装,即则最后:
【5】.解答:
泵的基本方程式:
叶轮出口牵连速度:
叶轮出口面积:
径向流速:
代入基本方程式,得理论特性曲线:
【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1.3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和成正比,当时,则功率变为原来的1.3倍。
(2)压力表读数变为原来的1.3倍。
因为:
如问题
(1)所示,输送液体的密度改变,扬程不变,则其压力表读数不变,泵的压力表读数:
,和密度成正比,当时,则变为原来的1.3倍。
(3)以吸水池水面为基准面,吸水池和高位水池的高度差:
高位水池的测压管内液柱高度:
静扬程:
【7】.解答:
测压管水头:
——位置水头
——测压管内水柱高度(压强水头)
管道水头损失:
(计算段前后测压管水头差)=
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。
水泵的总扬程,真空表读数,闸阀关小时,流量减小,则减小,减小,不变,则读数减小,而总扬程是增大的,因此是增大的,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,闸阀关小,流量减小,减小,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,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。
两种情况,静扬程一样,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。
因为调速后满足比例率:
,
比转速
比转速:
【15】.解答:
据已知:
比例尺,
实际泵
根据相似律:
,
则:
实际泵流量:
【16】.解答:
该水泵的比转速:
参考P54,的相对性能曲线,
铭牌上参数即为:
,,,
根据公式:
【17】.解答:
我国的比转速为美国的0.0706倍,日本的0.47倍。
【18】.解答:
12Sh-19水泵的特性曲线见P60,图2-50
据题意,已知:
,,
则其管道特性曲线为:
绘制:
管道特性曲线
(L/s)
150
175
187.5
200
225
250
(m3/s)
0.15
0.175
0.1875
0.2
0.225
0.25
19.1
20.9
21.9
23.0
25.4
28.1
曲线交曲线于A点,A点即为水泵的工况点,对应流量为QA=195L/s,扬程HA=22.8m。
流量减少12%,则减少后流量为QB=(1-12%)×196=171.6L/s,扬程为,其工况点移动到B(171.6,20.6)点
其等效率曲线系数:
(s2/m5)
等效率曲线:
绘制:
等效率曲线
(L/s)
150
175
187.5
200
225
250
(m3/s)
0.15
0.175
0.1875
0.2
0.225
0.25
15.8
21.4
24.6
28.0
35.4
43.8
曲线过B点,交曲线于点,点即为水泵对应B点的相似工况点,对应流量为=185L/s,扬程=24.0m。
根据切削律:
切削后叶轮直径:
切削量:
B’
HA
HB
QB
B
QA
A
(Q-H)
【19】.解答:
铭牌的参数为泵设计工况时的参数,即水泵的水力效率最高时的工作参数。
因此在描述水泵性能时,应该强调前提是在设计工况时,泵能打多少水,扬程多高。
【21】.解答:
(1)相当于水泵和水箱联合供水的工作方式。
14SA-10泵特性曲线见P32。
以吸水池水面为基准面。
密闭高位水箱的测压管水头为:
B点测压管水头为:
水泵特性曲线折引到B点,折引后:
水池供水特性曲线折引到B点:
绘制:
水泵折引后特性曲线
(L/s)
0
80
160
240
320
400
(m3/s)
0
0.08
0.16
0.24
0.32
0.40
72
77
76
73
69
59
0
1.3
5.1
11.5
20.5
32.0
72
75.7
70.9
61.5
48.5
27.0
绘制:
高位水池供水折引后特性曲线
(L/s)
0
80
160
240
320
400
(m3/s)
0
0.08
0.16
0.24
0.32
0.40
48
48
48
48
48
48
0
0.8
3.3
7.5
13.3
20.8
48
47.2
44.7
40.5
34.7
27.2
绘制:
直线,交于C点,则C点对应的流量QC=245L/s为高位水箱的出流流量,交于A’点,过A’点做纵轴平行线,交于A点,A点即为水泵的工况点,对应流量为QA=350L/s,扬程HA=65m。
B点的流量:
HB=40
(Q-HC)’
C
(Q-H)’
A’
(Q-H)
A
(HB)
(HA)
QA
QC
(图1)
(2)相当于水泵同时向两个水箱供水的问题。
如上图,绘制:
水泵折引后特性曲线
绘制:
直线,交于A’点,过A’点做纵轴平行线,交于A点,A点即为水泵的工况点,对应流量为QA=350L/s,扬程HA=65m。
水泵到水池C的流量:
(HA)
QA
A
A’
HB=40
(Q-H)
(Q-H)’
(图2)
【22】.解答:
(1)不是。
因为:
允许吸上真空高度为真空表读数的极限值。
要求满足,能够保证水泵不产生气蚀。
水泵的允许吸上真空高度受的提升液体的水温、实际地点的气压影响。
水泵铭牌上的参数=2.5m是水泵在标准状态下(即水温20℃,气压为1atm)的允许吸上真空高度。
当水泵在标准状态下工作时,即,即能保证不产生气蚀,但是当水泵不在标准状态下工作时,需要对Hs进行修正,,当时,才能保证不产生气蚀,此时。
(2)不是。
因为:
根据泵内压力变化规律,(P78,公式2-146):
叶轮绝对压力最小值:
在标准状态下,
,式中表示水泵内部的压力降,其值大于3m,因此,叶轮中的绝对压力最小值并不是7.85m,而是更低。
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