泵与风机-何川主编-第四版-课后习题+思考题(全7章)答案

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1、绪论绪论思考题思考题 1 在火力发电厂中有那些主要的泵与风机？其各自的作用是什么？ 答：给水泵：向锅炉连续供给具有一定压力和温度的给水。 循环水泵：从冷却水源取水后向汽轮机凝汽器、冷油器、发电机的空气冷却器供给冷 却水。 凝结水泵：抽出汽轮机凝汽器中的凝结水，经低压加热器将水送往除氧器。 疏水泵：排送热力系统中各处疏水。 补给水泵：补充管路系统的汽水损失。 灰渣泵：将锅炉燃烧后排出的灰渣与水的混合物输送到贮灰场。 送风机：向锅炉炉膛输送燃料燃烧所必需的空气量。 引风机：把燃料燃烧后所生成的烟气从锅炉中抽出，并排入大气。 2 泵与风机可分为哪几大类？发电厂主要采用哪种型式的泵与风机？为什么？ 答

2、：泵按产生压力的大小分：低压泵、中压泵、高压泵 风机按产生全压得大小分：通风机、鼓风机、压气机 泵按工作原理分：叶片式：离心泵、轴流泵、斜流泵、旋涡泵容积式：往复泵、回转泵其他类型：真空泵、喷射泵、水锤泵 风机按工作原理分：叶片式：离心式风机、轴流式风机容积式：往复式风机、回转式风机发电厂主要采用叶片式泵与风机。其中离心式泵与风机性能范围广、效率高、体积小、 重量轻，能与高速原动机直联，所以应用最广泛。轴流式泵与风机与离心式相比，其流量 大、压力小。故一般用于大流量低扬程的场合。目前，大容量机组多作为循环水泵及引送 风机。 3 泵与风机有哪些主要的性能参数？铭牌上标出的是指哪个工况下的参数？

3、答：泵与风机的主要性能参数有：流量、扬程（全压） 、功率、转速、效率和汽蚀余量。 在铭牌上标出的是：额定工况下的各参数 4 水泵的扬程和风机的全压二者有何区别和联系？ 答：单位重量液体通过泵时所获得的能量增加值称为扬程； 单位体积的气体通过风机时所获得的能量增加值称为全压 联系：二者都反映了能量的增加值。 区别：扬程是针对液体而言，以液柱高度表示能量，单位是 m。 全压是针对气体而言，以压力的形式表示能量，单位是 Pa。 5 离心式泵与风机有哪些主要部件？各有何作用？ 答：离心泵 叶轮：将原动机的机械能传递给流体，使流体获得压力能和动能。 吸入室：以最小的阻力损失引导液体平稳的进入叶轮，并使叶

4、轮进口处的液体流速分 布均匀。 压出室：收集从叶轮流出的高速流体，然后以最小的阻力损失引入压水管或次级叶轮 进口，同时还将液体的部分动能转变为压力能。 导叶：汇集前一级叶轮流出的液体，并在损失最小的条件下引入次级叶轮的进口或压 出室，同时在导叶内把部分动能转化为压力能。 密封装置：密封环：防止高压流体通过叶轮进口与泵壳之间的间隙泄露至吸入口。轴端密封：防止高压流体从泵内通过转动部件与静止部件之间的间隙泄漏 到泵外。 离心风机 叶轮：将原动机的机械能传递给流体，使流体获得压力能和动能 蜗壳：汇集从叶轮流出的气体并引向风机的出口，同时将气体的部分动能转化为压力 能。 集流器：以最小的阻力损失引导气

5、流均匀的充满叶轮入口。 进气箱：改善气流的进气条件，减少气流分布不均而引起的阻力损失。 6 轴流式泵与风机有哪些主要部件？各有何作用？ 答：叶轮：把原动机的机械能转化为流体的压力能和动能的主要部件。 导叶：使通过叶轮的前后的流体具有一定的流动方向，并使其阻力损失最小。 吸入室（泵）：以最小的阻力损失引导液体平稳的进入叶轮，并使叶轮进口处的液体 流速分布均匀。 集流器（风机）：以最小的阻力损失引导气流均匀的充满叶轮入口。 扩压筒：将后导叶流出气流的动能转化为压力能。 7 轴端密封的方式有几种？各有何特点？用在哪种场合？ 答：填料密封：结构简单，工作可靠，但使用寿命短，广泛应用于中低压水泵上。机械

6、密封：使用寿命长，密封效果好，摩擦耗功小，但其结构复杂，制造精度与安装 技术要求高，造价贵。适用于高温高压泵。浮动环密封：相对与机械密封结构较简单，运行可靠，密封效果好，多用于高温高压 锅炉给水泵上。 8 目前火力发电厂对大容量、高参数机组的引、送风机一般都采用轴流式风机，循环水 泵也越来越多采用斜流式（混流式）泵，为什么？ 答：轴流式泵与风机与离心式相比，其流量大、压力小。故一般用于大容量低扬程的场合。 因此，目前大容量机组的引、送风机一般都采用轴流式风机。斜流式又称混流式，是介于轴流式和离心式之间的一种叶片泵，斜流泵部分利用了离 心力，部分利用了升力，在两种力的共同作用下，输送流体，并提高

7、其压力，流体轴向进 入叶轮后，沿圆锥面方向流出。可作为大容量机组的循环水泵。 9 试简述活塞泵、齿轮泵及真空泵、喷射泵的作用原理？ 答：活塞泵：利用工作容积周期性的改变来输送液体，并提高其压力。 齿轮泵：利用一对或几个特殊形状的回转体如齿轮、螺杆或其他形状的转子。在壳体 内作旋转运动来输送流体并提高其压力。 喷射泵：利用高速射流的抽吸作用来输送流体。 真空泵：利用叶轮旋转产生的真空来输送流体。第一章第一章 思考题思考题 1 试简述离心式与轴流式泵与风机的工作原理。 答：离心式：叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量，即流体通过叶轮后，压能和 动能都得到提高，从而能够被输送到高处或远处。流体沿

8、轴向流入叶轮并沿径向流出。轴流式：利用旋转叶轮、叶片对流体作用的升力来输送流体，并提高其压力。流体沿 轴向流入叶轮并沿轴向流出。 2 流体在旋转的叶轮内是如何运动的？各用什么速度表示？其速度矢量可组成怎样的图形？ 答：当叶轮旋转时，叶轮中某一流体质点将随叶轮一起做旋转运动。同时该质点在离心力 的作用下，又沿叶轮流道向外缘流出。因此，流体在叶轮中的运动是一种复合运动。叶轮带动流体的旋转运动，称牵连运动，其速度用圆周速度 u 表示；流体相对于叶轮的运动称相对运动，其速度用相对速度 w 表示；流体相对于静止机壳的运动称绝对运动，其速度用绝对速度 v 表示。以上三个速度矢量组成的矢量图，称为速度三角形

9、。 3 当流量大于或小于设计流量时，叶轮进、出口速度三角形怎样变化？ 答：进口速度三角形的变化：当流量小于设计流量时：轴面速度，90，。 （如图 a） 1mv1mv 1 11当流量大于设计流量时：轴面速度，90，。 （如图 b） 1mv1mv 1 11出口速度三角形2uuv2uv22w2vmv2mv22w2v小于设计流量2uuv2uv22w2vmv2mv22w2v大于设计流量4 离心式泵与风机当实际流量在有限叶片叶轮中流动时，对扬程（全压）有何影响？如 何修正？ 答：在有限叶片叶轮流道中，由于流体惯性出现了轴向涡流，使叶轮出口处流体的相对速 度产生滑移，导致扬程(全压)下降。一般采用环流系数

10、k 或滑移系数 来修正。 5 为了提高流体从叶轮获得的能量，一般有哪几种方法？最常采用哪种方法？为什么？答：1）径向进入，即；2）提高转速；3）加大叶轮外径；4）增大叶片出901n2D口安装角。a2提高转速最有利，因为加大叶轮外径将使损失增加，降低泵的效率；提高转速则受汽 蚀的限制，对风机则受噪声的限制。增大叶片出口安装角将使动能头显著增加，降低泵a2与风机的效率。比较之下，用提高转速来提高理论能头，仍是当前普遍采用的主要方法。n6 泵与风机的能量方程式有哪几种形式？并分析影响理论扬程（全压）的因素有哪些？答：泵： =TH1 g221 1()uuu vu vgguu gvvHT2222 212

11、2 12 2122 2 风机：uuvuvu1122Tp因素：转速；叶轮外径；密度（影响全压） 、叶片出口安装角；进口绝对速度n2Da2角。17 离心式泵与风机有哪几种叶片形式？各对性能有何影响？为什么离心泵均采用后弯式 叶片？ 答：后弯式、径向式、前弯式后弯式：90时，cot为正值，越小，cot越大，则越小。即随2a2a2a2aTH不断减小，亦不断下降。当减小到等于最小角时，。2aTHa2min,2a0TH径向式：=90时，cot =0，=。2a2a2uv2uguHT2 2前弯式：90时，cot为负值，越大，cot越小，则越大即随2a2a2a2aTH不断增大，亦不断增大。当增加到等于最大角时，

12、。2aTHa2max,2aguHT2 22以上分析表明，随叶片出口安装角的增加，流体从叶轮获得的能量越大。因此，a2前弯式叶片所产生的扬程最大，径向式叶片次之，后弯式叶片最小。 当三种不同的叶片在进、出口流道面积相等，叶片进口几何角相等时，后弯式叶片流 道较长，弯曲度较小，且流体在叶轮出口绝对速度小。因此，当流体流经叶轮及转能装置 (导叶或蜗壳)时，能量损失小，效率高，噪声低。但后弯式叶片产生的总扬程较低，所以 在产生相同的扬程(风压)时，需要较大的叶轮外径或较高的转速。为了高效率的要求，离心泵均采用后弯式叶片，通常为 2030。 a28. 轴流叶轮进、出口速度三角形如何绘制？、如何确定？有何

13、意义？w答：速度三角形一般只需已知三个条件即可画出，一般求出圆周速度、轴向速度、uav圆周分速即可按比例画出三角uv形。 轴流式和离心式泵与风机速 度三角形相比，具有以下特点： 一是流面进、出口处的圆周速度 相同；二是流面进、出口的轴向速度也相同，即=；=2u1uuuv1uv2av因此，为研究方便起见，可以把叶栅进、出口速度三角形绘在一起。如图所示。是叶栅前后相对速度和的几何平均值，其大小和方向由叶栅进、出口速度三角w1w2w形的几何关系来确定。= ； =w2212()2uu awwwarctgauw warctg122auuw ww意义：由于流体对孤立翼型的绕流，并不影响来流速度的大小和方向

14、，而对叶栅翼型的绕 流，则将影响来流速度的大小和方向，所以在绕流叶栅的流动中，取叶栅的前后相对速度和的几何平均值作为无限远处的来流速度。1w2ww9. 轴流式泵与风机与离心式相比较，有何性能特点？使用于何种场合？ 答:轴流式泵与风机的性能特点是流量大，扬程低，比转数大，流体沿轴向流入、流出叶轮。目前国内外大型电站普遍采用轴流式风机作为锅炉的送引风机、轴流式水泵作为循环水 泵。 10. 轴流式泵与风机的扬程（全压）为什么远低于离心式？ 答：因为轴流式泵与风机的能量方程式是：= TH22 21 2vv g22 12 2ww g离心式泵与风机的能量方程式是:= TH22 21 2vv g22 21

15、2uu g22 12 2ww g因为式中= 故流体在轴流式叶轮中获得的总能量远小于离心式。1u2uu11. 轴流式泵与风机的翼型、叶栅的几何尺寸、形状对流体获得的理论扬程（全压）有何 影响？并分析提高其扬程（全压）的方法？答：泵： cossin 22 gw vu tbcHayT风机： cossin 22w vu tbcPayT增加弦长；增大叶栅中翼型的升力系数；减小栅距 ；增大；增加升力角byct均可提高泵与风机的扬程（全压） 。泵与风机（课后习题答案）泵与风机（课后习题答案）第一章第一章1-11-1 有一离心式水泵，其叶轮尺寸如下：=35mm, =19mm, =178mm, 1b2b1D=381mm, =18，=20。设流体径向流入叶轮，如 n=1450r/min，试2D1a2a画出出口速度三角形，并计算理论流量和在该流量时的无限多叶片的理论,V Tq扬程。TH解解：由题知：流体径向流入叶轮 =90 则：1= = =13.51 （m/s）1u1n 60D3178 101450 60=13.5118=4.39 （m/s）1V1mV1utg1atg=0.178 4.39 0.035=0.086 （/s）1Vq1D1b1mV3m=3.78 （m/s）2mV122Vq D b0.086 0.381 0.019=28.91 （m/s）2u2D 60n3381