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《泵與泵站》第二章 課后習(xí)題答案 【1】．（1） 已知，出水水箱內(nèi)絕對(duì)壓強(qiáng)P1=3.0atm，進(jìn)水水箱絕對(duì)壓強(qiáng)P2=0.8atm 以泵軸為0-0線，大氣壓Pa=1atm 出水水箱測(cè)壓管水頭： 進(jìn)水水箱測(cè)壓管水頭：（“-”表示在泵軸以下） （2）泵的吸水地形高度： （3）泵的壓水地形高度： 【2】．解答：如圖（a）， 據(jù)題意： 以泵軸為基準(zhǔn)面 （1）b水泵位置水頭： b水泵吸水池測(cè)壓管水柱高度： b水泵吸水池測(cè)壓管水頭： b水泵 解得： （2）c水泵位置水頭：（在泵軸以下） c水泵吸水池測(cè)壓管水柱高度： c水泵吸水池測(cè)壓管水頭： c水泵H 解得： 【3】．解答：（1）根據(jù)給定的流量和管徑，查《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一冊(cè)，得： 吸水管沿程水頭損失系數(shù)‰ 壓水管沿程水頭損失系數(shù)‰ 真空表讀數(shù)： （見(jiàn)P24，公式2-30） 真空表安裝在泵軸處， 則： 計(jì)算水泵的吸水管流速： 泵吸水地形高度： 吸水管水頭損失： 則：真空表讀數(shù) ∵ 則：% 真空度= （2）泵的靜揚(yáng)程： 壓水管水頭損失： 管道總水頭損失： 總揚(yáng)程： （3）軸功率： 【4】．解答：以吸水池水面為基準(zhǔn)面 列0-0，1-1，2-2，3-3斷面能量方程如下： 0-0斷面： 1-1斷面： 2-2斷面： 3-3斷面： 吸水管水頭損失： 得： 壓水管水頭損失： 得： ∵泵裝置總揚(yáng)程 則： （總水頭損失） 忽略流速差，即，； 壓力表和真空表沿泵軸安裝，即則最后： 【5】．解答：泵的基本方程式： 葉輪出口牽連速度： 葉輪出口面積： 徑向流速： 代入基本方程式，得理論特性曲線： 【6】．解答：（1）Q-H關(guān)系曲線不變；相同工況下，需要的功率增加為原來(lái)的1.3倍。 因?yàn)椋涸诒玫幕痉匠淌降耐茖?dǎo)過(guò)程中，液體密度ρ被消掉了，因此，水泵的理論揚(yáng)程和液體密度無(wú)關(guān)，水泵的實(shí)際特性曲線是在水泵的理論揚(yáng)程HT和QT關(guān)系曲線的基礎(chǔ)上減去各種泵內(nèi)的損失繪制的，液體的其他物理特性和水相同，則，其在水泵內(nèi)部的各種損失和輸送水時(shí)一樣，因此，水泵的特性曲線Q-H不變。 水泵的軸功率和液體密度ρ有關(guān)，，N和成正比，當(dāng)時(shí)，則功率變?yōu)樵瓉?lái)的1.3倍。 （2）壓力表讀數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的1.3倍。 因?yàn)椋喝鐔?wèn)題（1）所示，輸送液體的密度改變，揚(yáng)程不變，則其壓力表讀數(shù)不變，泵的壓力表讀數(shù)：，和密度成正比，當(dāng)時(shí)，則變?yōu)樵瓉?lái)的1.3倍。 （3）以吸水池水面為基準(zhǔn)面，吸水池和高位水池的高度差： 高位水池的測(cè)壓管內(nèi)液柱高度： 靜揚(yáng)程： 【7】．解答：測(cè)壓管水頭： ——位置水頭 ——測(cè)壓管內(nèi)水柱高度（壓強(qiáng)水頭） 管道水頭損失：（計(jì)算段前后測(cè)壓管水頭差）= 測(cè)壓管水頭線：沿程測(cè)壓管水頭的連線，以管道長(zhǎng)度為橫坐標(biāo)，測(cè)壓管水頭高度為縱坐標(biāo)，繪制測(cè)壓管水頭線，曲線趨勢(shì)是下降。 管道水頭損失特性曲線：以流量為橫坐標(biāo)，管道水頭損失為縱坐標(biāo)，繪制曲線，曲線的趨勢(shì)為上升。 【8】．解答：如圖，則，A表顯示的為水泵壓力表讀數(shù)，C表顯示為水泵真空表讀數(shù)，B點(diǎn)顯示為閘閥后的壓力表讀數(shù)。 （1）A、B讀數(shù)一樣，測(cè)壓管水面高度一樣。 因?yàn)椋洪l閥全開(kāi)，閥門(mén)前后的水頭損失不計(jì)，則A、B點(diǎn)壓力相同。 （2）A表讀數(shù)增大，B表讀數(shù)減小，A測(cè)壓管水面高度增加，B測(cè)壓管水面高度減小。 因?yàn)椋洪l閥關(guān)小，流量減小。水泵的工況點(diǎn)向流量Q減小，揚(yáng)程H增大的方向移動(dòng)。水泵的總揚(yáng)程，真空表讀數(shù)，閘閥關(guān)小時(shí)，流量減小，則減小，減小，不變，則讀數(shù)減小，而總揚(yáng)程是增大的，因此是增大的，即A表讀數(shù)增大。 閘閥關(guān)小，閘閥段的水頭損失增大，則A、B壓力表（或測(cè)壓管高度）之差即為閘閥段的水頭損失。B點(diǎn)的壓力表讀數(shù)亦可表示為，閘閥關(guān)小，流量減小，減小，不變，則B點(diǎn)的壓力表讀數(shù)減小，對(duì)應(yīng)的測(cè)壓管水面高度減小。 （3）C表讀數(shù)減小，C比壓管水面高度增加。 因?yàn)椋喝纾?）問(wèn)中，讀數(shù)減小，即C表讀數(shù)減小。又因?yàn)镃表處為負(fù)壓，C表讀數(shù)減小，對(duì)應(yīng)的測(cè)壓管水面高度增加。 【9】．解答：（1）不一定。因?yàn)榭赡苷{(diào)節(jié)出水泵的高效段，則，水泵的效率降低。 【10】．解答：（1）一樣。 因?yàn)椋嚎倱P(yáng)程。兩種情況，靜揚(yáng)程一樣，水頭損失一樣，則總揚(yáng)程一樣。 （2）水泵裝置的總揚(yáng)程增加，則水泵的工況點(diǎn)向流量減小、揚(yáng)程增加的方向移動(dòng)，水泵的軸功率降低，電耗減小。 因?yàn)椋红o揚(yáng)程增加，則總揚(yáng)程增加。其管道特性曲線變化如圖。 【12】．解答：意義：，和定速運(yùn)行時(shí)水泵工作的高效段相比，通過(guò)調(diào)速運(yùn)行，水泵形成了一系列的Q-H曲線，對(duì)應(yīng)著一系列的高效段，從而將一個(gè)泵的高效工作段擴(kuò)展為一個(gè)高效區(qū)，大大擴(kuò)展了水泵的高效工作范圍。從而有效的解決了供水過(guò)程中，水量逐時(shí)變化情況下，水泵的高效、節(jié)能工作的問(wèn)題。 【13】．解答： 優(yōu)點(diǎn)：（1）保持管網(wǎng)等壓供水（即靜揚(yáng)程不變）；（2）節(jié)能 注意：（1）調(diào)速后的轉(zhuǎn)速和水泵的臨界轉(zhuǎn)速不能重合、接近或成倍數(shù)。 （2）調(diào)速不能超過(guò)泵的額定轉(zhuǎn)速，即一般不輕易調(diào)高。 （3）為了節(jié)約投資，一般采用定速泵和調(diào)速泵并聯(lián)工作。 （4）泵的調(diào)速范圍應(yīng)該保證調(diào)速泵和定速泵的工況都在高效段運(yùn)行。 【14】．解答：比轉(zhuǎn)速不變。 因?yàn)檎{(diào)速后滿足比例率：， 比轉(zhuǎn)速 比轉(zhuǎn)速： 【15】．解答： 據(jù)已知：比例尺， 實(shí)際泵 根據(jù)相似律：， 則：實(shí)際泵流量： 【16】．解答：該水泵的比轉(zhuǎn)速： 參考P54，的相對(duì)性能曲線， 銘牌上參數(shù)即為：，，， 根據(jù)公式： 【17】．解答： 我國(guó)的比轉(zhuǎn)速為美國(guó)的0.0706倍，日本的0.47倍。 【18】．解答： 12Sh-19水泵的特性曲線見(jiàn)P60，圖2-50 據(jù)題意，已知：，， 則其管道特性曲線為： 繪制：管道特性曲線 (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 曲線交曲線于A點(diǎn)，A點(diǎn)即為水泵的工況點(diǎn)，對(duì)應(yīng)流量為QA=195L/s，揚(yáng)程HA=22.8m。 流量減少12％，則減少后流量為QB=（1-12％）196＝171.6L/s，揚(yáng)程為，其工況點(diǎn)移動(dòng)到B（171.6，20.6）點(diǎn) 其等效率曲線系數(shù)：（s2/m5） 等效率曲線： 繪制：等效率曲線 (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 曲線過(guò)B點(diǎn)，交曲線于點(diǎn)，點(diǎn)即為水泵對(duì)應(yīng)B點(diǎn)的相似工況點(diǎn)，對(duì)應(yīng)流量為=185L/s，揚(yáng)程=24.0m。 根據(jù)切削律： 切削后葉輪直徑： 切削量： B’ HA HB QB B QA A （Q-H） 【19】．解答：銘牌的參數(shù)為泵設(shè)計(jì)工況時(shí)的參數(shù)，即水泵的水力效率最高時(shí)的工作參數(shù)。因此在描述水泵性能時(shí)，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)前提是在設(shè)計(jì)工況時(shí)，泵能打多少水，揚(yáng)程多高。 【21】．解答：（1）相當(dāng)于水泵和水箱聯(lián)合供水的工作方式。 14SA-10泵特性曲線見(jiàn)P32。 以吸水池水面為基準(zhǔn)面。 密閉高位水箱的測(cè)壓管水頭為： B點(diǎn)測(cè)壓管水頭為： 水泵特性曲線折引到B點(diǎn)，折引后： 水池供水特性曲線折引到B點(diǎn)： 繪制：水泵折引后特性曲線 (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 繪制：高位水池供水折引后特性曲線 (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 繪制：直線，交于C點(diǎn)，則C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流量QC=245L/s為高位水箱的出流流量，交于A’點(diǎn)，過(guò)A’點(diǎn)做縱軸平行線，交于A點(diǎn)，A點(diǎn)即為水泵的工況點(diǎn)，對(duì)應(yīng)流量為QA=350L/s，揚(yáng)程HA=65m。 B點(diǎn)的流量： HB=40 （Q-HC）’ C （Q-H）’ A’ （Q-H） A （HB） （HA） QA QC （圖1） （2）相當(dāng)于水泵同時(shí)向兩個(gè)水箱供水的問(wèn)題。 如上圖，繪制：水泵折引后特性曲線 繪制：直線，交于A’點(diǎn)，過(guò)A’點(diǎn)做縱軸平行線，交于A點(diǎn)，A點(diǎn)即為水泵的工況點(diǎn)，對(duì)應(yīng)流量為QA=350L/s，揚(yáng)程HA=65m。 水泵到水池C的流量： （HA） QA A A’ HB=40 （Q-H） （Q-H）’ （圖2） 【22】．解答：（1）不是。 因?yàn)椋涸试S吸上真空高度為真空表讀數(shù)的極限值。要求滿足，能夠保證水泵不產(chǎn)生氣蝕。 水泵的允許吸上真空高度受的提升液體的水溫、實(shí)際地點(diǎn)的氣壓影響。水泵銘牌上的參數(shù)=2.5m是水泵在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（即水溫20℃，氣壓為1atm）的允許吸上真空高度。當(dāng)水泵在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下工作時(shí)，即，即能保證不產(chǎn)生氣蝕，但是當(dāng)水泵不在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下工作時(shí)，需要對(duì)Hs進(jìn)行修正，，當(dāng)時(shí)，才能保證不產(chǎn)生氣蝕，此時(shí)。 （2）不是。 因?yàn)椋焊鶕?jù)泵內(nèi)壓力變化規(guī)律，（P78，公式2-146）： 葉輪絕對(duì)壓力最小值： 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下， ，式中表示水泵內(nèi)部的壓力降，其值大于3m，因此，葉輪中的絕對(duì)壓力最小值并不是7.85m，而是更低。