流体机械原理

一、填空（每空1分共15分）1.离心泵叶轮根据叶片出口相对流动角β2的不同可分为三种不同形式，当β290º时为前弯叶片叶轮，β2=90º时为径向叶片叶轮，β290º时为后弯叶片轮；对应于三种叶轮效率为低、高、中。2前向式叶轮的叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相同。3.叶轮是离心泵的能量转换元件，它的结构形式有开式、闭式、半开半闭式三种。4.泵与风机中能量转换时的损失可分为机械损失、水力损失、容积损失。5.要保证泵不发生汽蚀，首先要正确地确定泵的几何安装高度。6.泵串联运行时，所输送的流量均相等，而串联后的总场程为串联各泵所产生的扬程之和。二、选择（每题2分共20分）1．离心式泵的主要部件不包括（B）A.叶轮B.汽缸C.机壳D.吸入室2.在理论能头2gw-w2gu-u2gv-vH221212221222T中，表示液体静能头的中（D）A．2gu-u1222B．2gv-v1222C．2gw-w2212D．2gw-w2gu-u221212223．离心式叶轮有三种不同的形式，其叶轮形式取决于（B）A．叶片入口安装角B、叶片出口安装角C、叶轮外径和宽度D、叶轮内径和宽度4．电厂中要求具有陡降型性能曲线的设备是（C）A．给水泵B．送风机C．循环水泵D．凝结水泵5．下列各项中与有效汽蚀余量NPSHa值无关的是（C）A．吸入管路参数B管路中流量C泵的结构D.泵入口压力6．两台风机并联运行的主要目的是（A）A．增加流量B．增加扬程C．增加全压既增加扬程也增加全压7．为了保证串联运行时泵都工作在高效区，选择设备时，应使各泵在最佳工况点有相等或相近的（B）A扬程B．流量C．比转数D．功率8．目前电厂大型机组的离心式送、引风机常采用的调节方式是（B）A．导流器调节B进口端节流调节C回流调节D出口端节流调节9.某台水泵在转速不变时，当输送的水温度增加时，其轴功率(B)A.增加B.降低C.不变D.先降低，后增加10.当流体以α1=90°的方向进入叶轮时，离心式泵的无限多叶片的理论扬程为(A)A.HugTu,,22B.HugTu,22C.HwgTu,,22D.HwgTu,22三、简答（每题5分共15分）1.泵与风机的效率是如何定义的？它有哪几种效率组成？泵与风机的效率是有效功率和轴功率之比，也称总效率，用η表示。机械效率容积效率流动效率。2．降低泵必需汽蚀余量的措施有哪些？首级叶轮采用双吸式叶轮；加装诱导轮；采用双重翼叶轮、超汽蚀叶轮。3.泵与风机的工况调节的方法有很多种，以节流调节和变速调节为例分析其优缺点。泵与风机的工况调节的方法有很多种，以节流调节和变速调节为例分析其优缺点。节流调节有出口节流和进口节流其调节方法方便简单易于操作，但流动损失较多不经济。变速调节是比较经济的调节方法产生的损失较少且调节的范围较大。四、计算（共50分）1.（10分）某风机最大转速为600r/min，当转速为500r/min时，风量为36m3/s，由于网络阻力增加风量减少到30m3/s，为保证原风量，风机转速应为多少并分析在此转速下工作是否允许。解：应用比例定律有n=n1q1/q2=500*36/30=600rpm由于风机最大转速为600r/min，现为保证风量，风机需要在600r/min转速下工作才能满足要求。对此应视具体情况确定，若作为短期措施可以使用。但若长期运行，为保证安全应更换风机。2.（8分）有一单级离心泵，流量qv=68m3/h，△hr=6m，从容器中抽送温度为40℃的清水，吸水管路阻力损失△H=0.5m。水泵的安全空化余量为0.4m，试求泵的几何吸入高度？（40℃时水的汽化压力为0.75m，当地大气压为10.36m）解：设泵的安装高度为HSZ:=Hgghppava0＝2.71m3.(18分)有一离心泵，其叶轮外径D2=22cm,转速n=2980r/min,叶轮出口安装角为b2=45о,出口处轴向速度Cm2=3.6m/s,设流体径向流入叶轮，试按比例画出出口速度三角形，并计算求无限多叶片叶轮的理论扬程HT∞,若滑移系数u=0.8,泵的实际扬程为多少？。解：出口圆周速度：602dnu34.31m/s轴面速度：Cm2=3.6m/s71.30cot2222cucmu09.5cos222cwmm/s92.3022222cccmum/s由欧拉方程式：cucuHuuthg1122由于流体径向流入叶轮所以有01cu滑移系数为u=0.8所以u=HHthth=86.01m/s4.（14分）试画图确定两台风机并联的工况点并说明步骤。为简单起见，以两台相同风机为例。根据并联时风压相等，流量相加的特点，作一系列的等风压线。在等风压线上，将流量相加得一系列点，用光滑曲线连接这些点即得等效特性曲线。用同一比例将网络特性做在同一坐标图上，两条曲线的交点为等效工况点A，过A作等风压线交风机特性曲线于B点，B点即为风机并联是各自的工况点。一、填空（每空1分共15分）1.叶轮是离心泵的能量转换元件，它的结构形式有开式闭式半开半闭式三种。2.泵与风机中能量转换时的损失可分为机械损失水力损失容积损失三种。3.前向式叶轮的叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相同。1、2QPQBQABAHAHBaabb4.我国水泵行业习惯使用的比转速表达式为Hqns432165.3。5.泵或风机的工作点是管网特性曲线与泵的特性曲线的交点。6.当使用比例定律进行流体机械的变转速调节时，其流量和转速的一次方成正比，压力和转速的二次方成正比，功率和转速的三次方成正比。7.泵与风机的无因次特性曲线是以流量系数为横坐标；压力系数为纵坐标绘制的。二、选择（每题2分共20分）1．根据泵与风机的工作原理，离心式泵属于那种类型的泵。（C）A.容积式B.往复式C.叶片式D.其它类型的泵2．下面的哪一条曲线是泵的特性曲线？（A）A.泵所提供的流量与扬程之间的关系曲线B.流量与沿程损失系数之间的关系曲线C.管路的流量与扬程之间的关系曲线D.管路的性能曲线3．离心式叶轮有三种不同的形式，其叶轮形式取决于（B）A．叶片入口安装角B叶片出口安装角C叶轮外径和宽度D叶轮内径和宽度4．对径向式叶轮，其反作用度τ值的大小为（D）A．B．C．D．5．管路系统能头和流量的关系曲线是（C）A．斜率为的直线，为综合阻力系数B水平直线C二次抛物线D任意曲线6．在离心式风机叶轮前的入口附近，设置一组可调节转角的静导叶，通过改变静导叶的角度以实现风机流量调节的方式称为（B）.A.节流调节B.导流器调节C.动叶调节D.静叶调节7.泵与风机的有效功率Pe，轴功率P和原动机输入功率P’g之间的关系为(B)。A.PePg’PB.PePPg’C.PPePg’D.PPg’Pe8.两台泵串联运行时，为提高串联后增加扬程的效果，下列说法中正确的是(D)。A.管路特性曲线应平坦一些，泵的性能曲线应陡一些B.管路特性曲线应平坦一些，泵的性能曲线应平坦一些C.管路特性曲线应陡一些，泵的性能曲线应陡一些D.管路特性曲线应陡一些，泵的性能曲线应平坦一些9.泵在不同工况下有不同的比转速，作为相似准则的比转速是指(C)。A.最大流量工况下的比转速B.最高转速工况下的比转速C.最高效率工况下的比转速D.最高扬程工况下的比转速10.在工作点处，泵提供给流体的能量与流体在管路系统中流动所需的能量关系为(C)。A.泵提供的能量大于流体在管路系统中流动所需的能量B.泵提供的能量小于流体在管路系统中流动所需的能量C.泵提供的能量等于流体在管路系统中流动所需的能量D.以上说法都不正确三、简答（每题5分共15分）1.什么是汽蚀现象？它对泵的工作性能有何危害？液体在叶轮中流动时由于流体压力降低产生的气体或液体中溶解的气体析出，对叶轮起腐蚀作用，我们把汽泡的形成，发展，和破裂以致材料受到破坏的全部过程称为汽蚀现象。材料造成破坏产生噪声或震动流道堵塞扬程下降效率降低。2.离心式水泵有哪过流部件？各起什么作用？叶轮：是能量转换的元件。吸入室：向叶轮提供具有合适大小的均匀分布的入流速度。压水室:将叶轮内流出的介质收集起来送到出口管路或下一级，将圆周速度对应的动能转化为压力能。导流器：用于工况调节。3．泵与风机工况调节的方法有哪几种？出口节流调节进口节流调节采用导流器调节采用可转动的叶片调节变速调节改变台数调节四、计算（共50分）1.（12分）离心式水泵最高效率为86%，轴功率为122.5kw，流量为720吨/时，扬程为50m流体介质密度为1000kg/m3。求有效功率和效率并分析在此效率下该泵工作的经济性。解：有效功率N1==9800*720/3600*50=98000w=98kw。效率η=N1/N=98/122.5=0.8泵的经济运行条件为效率不小于0.93*0.86=0.7998。计算可知水泵在此效率下工作符合经济性要求。2.（15分）已知某离心风机转速为1000r/min，叶轮外径为600mm，出口叶片安装角45度，出口轴面速度20m/s，法向入口，空气密度为1.2kg/m3。欲满足600Pa的全压要求按无穷叶片数考虑该风机能否满足。速度三角形如图，有题可得u2=2πnr/60=2π*1000*0.3/60=31.4m/scu2=u2-cr2*ctg45º=11.4m/s由欧拉方程得)(1122uucucup=1.2(31.4*11.4-0)=429.5Pa风机所产生的全压小于所需的全压，故不能满足要求。3.(10分)某水泵允许吸上真空度为6.5米，吸水管流速为3.15米/秒，吸水管水头损失0.5米。现将水泵安装于距水面5.8米处，问水泵能否正常工作。解：根据水泵安装高度计算公式有Hz=[Hs]-v2/2g-hl=6.5-3.152/2g-0.5=5.5m。为保证水泵正常工作，不发生气蚀，安装高度不应超过5.5米，现将其安装于距水面5.8米处，不能保证水泵正常工作。4.（13分）有一台通风机，其风量为70m3/s,转速为450r/min,风压为2610Pa,由于通风管路阻力增大，使其流量减小为原来的一半，问要保持原流量不变，风机转速应调为多少？对于通风机的管网特性曲线有：qHHvstGK20Hst，因此管网特性曲线和等效率曲线重合。则有：nnqqvv2121，那么：n2=2n1=900r/min。一、填空（每空1分共20分）1、泵与风机是指以流体为工作介质与能量载体的机械设备。2、叶片式流体机械中，介质作用于叶片的力是惯性力。3、从理论上来讲，泵与风机的设计工况与最高效率点工况是一致的。4、叶片式流体机械冲角的存在破坏了无冲击进口条件，大流量工况为负冲角，小流量工况为正冲角。5、流体机械在能量转换过程中，能量损失有水力损失、容积损失、机械损失三种类型。6、反作用度的意义是静压与全压的比值，其表达式是θ=pst/pt。7、在离心风机中叶片形状有前弯径向后弯三种。分别对应的出口流动角90º=90º90º。8、我国水泵行业习惯使用的比转速表达式为ns=3.65q1/2/h3/4。9、离心式流体机械无穷叶片数时，理论扬程随流量的变化规律与β2有关，当β290о时，扬程升高；β2=90о不变；β290º降低。二．简答（每题5分共20分）1.1.离心式水泵工作时轴向力是如何产生的？通常采用的平衡装置有哪些？轴向力的产生是由于在叶轮出口处的高压流体泄漏到低压侧和叶轮背面时压力不平衡造成的。通常采用的平衡装置有：平衡孔平衡管平衡盘平衡鼓。2.泵与风机有哪几种工况调节的方法？出口节流调节进口节流调节采用可转动的叶片调节预旋调节采用可转动的扩压器叶片调节变速调节改变台数调节3.流体在叶轮中运动时，有哪几种速度？这些速度之间有什么关系？有三种：绝对速度、流体质点相对与叶轮的速度即相对速度、叶轮上与所考察的流体质点重合点德速度即圆周运动速度。U2cU2cr2c2w245º它们的关系为uwc22。4.试分析比转速对泵几何尺寸的影响。根据Hqnvsn4321，当ns比较小时，泵的叶轮流道