2022年《泵与泵站》第二章课后习题答案 .pdf

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1、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：mPPHa2010131011进水水箱测压管水头：mPPHa21018.01022（“ -” 表示在泵轴以下）mHHHST22)2(2021（2）泵的吸水地形高度：mHHss22（3）泵的压水地形高度：mHHsd201【2】 解答：如图（a） ，mHass3)(据题意：mHHHassCssbss3)()()(以泵轴为基准面（1）b 水泵位置水头：AbHZb 水泵吸水池测压管水柱高度：mh51015.0b 水泵吸水

2、池测压管水头：mHhZHAb5测b 水泵mHHHHAAbss35500)(测解得：mHA2（2）c 水泵位置水头：mZc5（在泵轴以下）c 水泵吸水池测压管水柱高度：1010101ccPPhc 水泵吸水池测压管水头：)(151010105mPPhZHccc测c 水泵mPPHHcccss31015151000)(测H 解得：atmPc2. 1【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7.51i压水管沿程水头损失系数6.111i真空表读数：2z221gvhHHssdv（见 P24，公式 2-30）真空表安装在泵轴处，02z则：gvhHHsssv2

3、21计算水泵的吸水管流速：smDQAQvs/27. 1)44.014.3(16.0)4(2211精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 泵吸水地形高度：mHss33235吸水管水头损失：mlihs17.11300057.0111则：真空表读数OH25.48.9227. 1171. 1322mHv760mmHgOH1012matm则：mmHg2337625.4OH25. 42m% 真空度 =%5.57100%OH10OH25. 4OH10

4、100%222mmmPPPava（2）泵的静扬程：mHST5.521012325.74压水管水头损失：mlihd32.312000116.0122管道总水头损失：mhhhds49. 432.317.1总扬程：mhHHST99.5649.45.52（3）轴功率：kw66.1277.0100099.5616.08.910001000gQHN【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：gPgPgvZEa002020001-1 断面：gPgvzHgPgvZEss121121112)2(22-2 断面：gPgvzHgPgvZEss22222222

5、2)2(23-3 断面：gPgvHgPgvZEaST222332333吸水管水头损失：gvzHHgvzHgPPEEhssvssas22222121110得：gvzHhHsssv2221压水管水头损失：STssdSTssadHgvvzHHHgvvzHgPPEEh222223222322232得：STssddHgvvzHhH222322泵装置总扬程dvHHH精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 则：STssdsssdvHgvvzHhgvz

6、HhHHH2222232221STdsHgvgvvzhh22232221（总水头损失dshhh）zgvvgvHhST22222123忽略流速差，即21vv，022221gvv；压力表和真空表沿泵轴安装，即0z则最后：gvhHHST223【5】 解答：泵的基本方程式：)(1)(12222222222ctgCuugctgCuguuCgHrruT叶轮出口牵连速度：）（s/m25.216028.014.314506022Dnu叶轮出口面积：）（2222m035. 004.028.014.3bDF径向流速：）（s/m57.38035. 02T2TTrQQFQC代入基本方程式，得理论特性曲线：TTTQct

7、gQH86.14408.40)3057.3825.2125.21(8.912【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有关，1000gQHN， N 和成正比，当水3.1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

8、题（ 1）所示，输送液体的密度改变，扬程不变，则其压力表读数dH不变，泵的压力表读数：)MPa(ddgHP，和密度成正比，当水3.1时，则dP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：mZ48高位水池的测压管内液柱高度：mggPPha9. 73.11210013.15水静扬程：mhZHST9.559. 748精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 【7】 解答：测压管水头：hZHg测Z位置水头hg测压管

9、内水柱高度（压强水头）管道水头损失：12HHh（计算段前后测压管水头差）=2SQ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：

10、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dvHHH，真空表读数gvhHHsssv221，闸阀关小时， 流量减小， 则sh减小，1v减小，ssH不变，则vH读数减小，而总扬程H是增大的，因此dH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BDBDhH，闸阀关小，流量减小，2QShBDBD减小，BDH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，vH读数减小，即C 表读

11、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hHHST。两种情况，静扬程STH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STH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

12、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）节能精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 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

13、。【14】 解答：比转速不变。因为调速后满足比例率：2121nnQQ，22121nnHH比转速43111165.3HQnns比转速：14311123123221123243114321122112243222265.365.365.365.3ssnHQnnnnnHQnHnnQnnHQnn【15】 解答：据已知：比例尺41实DDm，min/730/11Q8. 0rnsLmHmmm，实际泵min/960rn实根据相似律：实实nnQQmm3s，22实实nnHHmm则：实际泵流量：sLnnQQmm/926730419601133实实mnnHHmm22730419608. 0222222实实【16】 解

14、答：该水泵的比转速：min/10050032.0290065. 365. 34343rHQnns参考 P54，min/100rns的相对性能曲线，铭牌上参数即为：sLQ/320，mH500，kwN9.220，%5.680根据公式：0QQQ0HHH0NNN精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 【17】 解答：min/12718000706. 0rns我国的比转速为美国的0.0706 倍，日本的0.47 倍。【18】 解答：12Sh-19

15、 水泵的特性曲线见P60，图 2-50 据题意，已知：mHST14，52/225msS，mmD2902则其管道特性曲线为：2222514QSQHhHHSTST绘制：管道特性曲线hQQ(L/s) 150175 187.5 200 225 250 Q(m3/s) 0.150.175 0.1875 0.2 0.225 0.25 H19.1 20.9 21.9 23.0 25.4 28.1 hQ曲线交HQ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）196171.6L/s，扬程为mQHBB6 .202251

16、42，其工况点移动到B（171.6，20.6）点其等效率曲线系数：7001716.06.2022BBQHk（s2/m5）等效率曲线：22700QkQH绘制：等效率曲线2kQHQ(L/s) 150175 187.5 200 225 250 Q(m3/s) 0.150.175 0.1875 0.2 0.225 0.25 H15.821.424.628.035.443.82kQH曲线过 B 点，交HQ曲线于B点，B点即为水泵对应B 点的相似工况点，对应流量为BQ=185L/s，扬程BH=24.0m。根据切削律：BBBDDQQ22切削后叶轮直径：mmDQQDBBB2672901856.17122切削量

17、：%9.7%100290267290%100222DDDB精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 05101520253035404550150200250300【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

18、位水箱的测压管水头为：mHc481015. 31000.123B 点测压管水头为：mHB404212100120水泵特性曲线折引到B 点，折引后：22200QHQSHhHHABAB水池供水特性曲线折引到B 点：2213048QQSHhHHBCcBCcc绘制：水泵折引后特性曲线HQQ(L/s) 0 80 160 240 320 400 Q(m3/s) 0 0.08 0.16 0.24 0.32 0.40 H72 77 76 73 69 59 ABh0 1.3 5.1 11.5 20.5 32.0 H72 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cHQQ(

19、L/s) 0 80 160 240 320 400 Q(m3/s) 0 0.08 0.16 0.24 0.32 0.40 cH48 48 48 48 48 48 BCh0 0.8 3.3 7.5 13.3 20.8 （Q-H）hQ2kQHA QAHAB QBHBBBQBH精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 10 页 - - - - - - - - - - H48 47.2 44.7 40.5 34.7 27.2 绘制：40BH直线，交cHQ于 C 点，则 C 点对应的流量QC=24

20、5L/s 为高位水箱的出流流量，交HQ于 A点，过 A点做纵轴平行线，交HQ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：sLQQQCAB/595350245020406080080160240320400480（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HQ绘制：40BH直线，交HQ于 A点，过 A点做纵轴平行线，交HQ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：sLQQQBAC/31040350（Q-H）（Q-H）（Q-HC）（

21、HB）C AQCQAHB=40 A （HA）精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 020406080080160240320400480（图 2）【22】 解答：（1）不是。因为：允许吸上真空高度为真空表读数vH的极限值。要求满足svHH，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sH=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

22、准状态下工作时，svHH即OH5.22mHv，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，24.033.10vasshhaHH， 当svHH时，才能保证不产生气蚀，此时mHs5.2。（2）不是。因为：根据泵内压力变化规律，（P78，公式 2-146） ：gWgvCHgWgvChgvHgPgPssssKa2222)2(20212020212021叶轮绝对压力最小值：)22()(202120gWgvCHgPgPsaK在标准状态下，mHgPsa83. 75. 233.10)22(85. 7202120gWgvCgPK，式中)22(202120gWgvC表示水泵内部的压力

23、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。（Q-H）（Q-H）HB=40 AA QA（HA）精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 文档编码：KDHSIBDSUFVBSUDHSIDHSIBF-SDSD587FCDCVDCJUH 欢迎下载 精美文档欢迎下载 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 10 页 - - - - - - - - - -