南师大泵与风机试题及答案

南京师范大学《泵与风机》试题一、填空题(每空1分，共10分)1.泵与风机的输出功率称为_______。2.绝对速度和圆周速度之间的夹角称为_______。3.离心式泵与风机的叶片型式有_______、_______和_______三种。4.为保证流体的流动相似，必须满足_______、_______和_______三个条件。5.节流调节有_______节流调节和_______节流调节两种。二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分，共10分)1.风机的全压是指()通过风机后获得的能量。A.单位重量的气体B.单位质量的气体C.单位时间内流入风机的气体D.单位体积的气体2.低压轴流通风机的全压为()A.1～3kPaB.0.5kPa以下C.3～15kPaD.15～340kPa3.单位重量的液体从泵的吸入口到叶片入口压力最低处的总压降称为()A.流动损失B.必需汽蚀余量C.有效汽蚀余量D.摩擦损失4.关于冲击损失，下列说法中正确的是()A.当流量小于设计流量时，无冲击损失B.当流量大于设计流量时，冲击发生在工作面上C.当流量小于设计流量时，冲击发生在非工作面上D.当流量小于设计流量时，冲击发生在工作面上5.下列哪个参数与泵的有效汽蚀余量无关?()A.泵的几何安装高度B.流体温度C.流体压力D.泵的转速6.关于离心泵轴向推力的大小，下列说法中不正确的是()A.与叶轮前后盖板的面积有关B.与泵的级数无关C.与叶轮前后盖板外侧的压力分布有关D.与流量大小有关7.两台泵并联运行时，为提高并联后增加流量的效果，下列说法中正确的是()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8.同一台泵用于输送密度分别为ρ1和ρ2的液体时，保持转速不变且流动相似，其对应的扬程分别是H1和是H2，对应的轴功率分别为P1和P2，若ρ1ρ2，则下列关系式中正确的是()A.H1H2P1=P2B.H1=H2P1P2C.H1H2P1P2D.H1=H2P1=P29.某风机用于输送320～420℃的气体，且气体中含有大量的灰粒，该风机的叶轮采用耐高温、高强度、不锈钢制造，机壳内壁衬有耐磨的锰钢衬板，轴承箱内设有水冷却装置，则该风机为()A.送风机B.引风机C.排粉风机D.再循环风机10.下列不同形式的轴流式风机中，哪一个在设计工况下出口气流的圆周分速度不为零?()A.单个叶轮B.单个叶轮加后置导叶C.单个叶轮加前置导叶D.单个叶轮加前后置导叶三、名词解释(每小题2分，共8分)1.泵与风机的效率2.运动相似3.排挤系数4.滑移系数四、简答题(每小题6分，共24分)1.试对泵与风机三种不同形式叶片产生的动能大小进行分析比较。2.什么是流动损失?它与哪些因素有关?3.试述轴流式泵与风机的工作原理。4.试述常用的变速调节方式及其优缺点。五、计算题(每小题8分，共48分)1.用水泵将水提升30m高度。已知吸水池液面压力为101.3×103Pa，压出液面的压力为吸水池液面压力的3倍。全部流动损失hw=3m,水的密度ρ=1000kg/m3，问泵的扬程应为多少?2.有一台离心式水泵，转速n=1480r/min,流量qvT=110L/s，叶轮进口直径D1=220mm,叶片进口宽度b1=45mm，叶轮出口直径D2=400mm，叶片出口安装角β2e=45°，叶轮进出口的轴面速度相等。设流体沿径向流入叶轮，求无限多叶片叶轮的理论扬程HT∞。3.有一台离心式风机，在转速n=1450r/min时，流量qv=1.8m3/min，空气密度ρ=1.2kg/m3。若用该风机输送密度ρ=0.9kg/m3的烟气，在保持工况相似且全压与输送空气时相同的情况下，问转速应该变为多少?此时的流量又为多少?4.已知某水泵的允许安装高度［Hg］=6m，允许汽蚀余量［Δh］=2.5m，吸入管路的阻力损失hw=0.4m，输送水的温度为25℃，问吸入液面上的压力至少为多少?(已知水在25℃时的饱和蒸汽压力pv=3.17kPa,水的密度ρ=997kg/m3)5.某风机在转速n=2900r/min时的qv-p性能曲线和qv-η性能曲线如图所示，管路系统特性方程为p=10qv2(qv的单位是m3/s)，若采用改变转速的方法使风机的流量减少10%，问风机的转速应为多少?此时的风机轴功率又为多少?6.一台中比转速水泵的性能曲线及管路特性曲线如图所示，该泵叶轮外径D2=200mm，为使流量减少10%，问需切割叶轮外径多少毫米?泵与风机试题参考答案一、填空题(每空1分，共10分)1.有效功率2.绝对速度角3.前弯式径向式后弯式4.几何相似运动相似动力相似5.出口端入口端二、单项选择题(每小题1分，共10分)1.D2.B3.B4.D5.D6.B7.A8.B9.D10.A三、名词解释(每小题2分，共8分)1.答：泵与风机的效率等于有效功率和轴功率之比。2.答：运动相似是指原型和模型泵与风机各对应点上的同名速度方向相同，速度之比相等，即各对应点上的速度三角形相似。3.答：排挤系数是实际的有效过流断面面积与无叶片厚度的过流断面面积之比。4.答：滑移系数是有限叶片情况下叶轮的理论扬程与叶片无限多情况下叶轮的理论扬程之比。四、简答题(每小题6分，共24分)1.答：动能在总能量所占的比例为122222vctguae,从上式可得1)、对于后弯式叶片β2e＜90°，ctgβ2e为正值，因此动能所占比例小于122)对于径向式叶片β2e=90°，ctgβ2e=0,动能占总能量的一半。3)对于前弯式叶片β2e90°，ctgβ2e为负值，动能所占的比例大于12综上所述：后弯式叶片动能所占比例最小，径向式次之，前弯式最大。2.答：流体在泵与风机内流动时，由于存在流动阻力，需要消耗一部分的能量，这部分消耗的能量就称为流动损失。流动损失主要由摩擦损失、扩散损失和冲击损失等三部分组成。摩擦损失与流体的粘性、流道的形状、壁面的粗糙程度及流体的流动速度等因素有关。扩散损失与流体流动过程中的转弯及流道过流断面的变化状况有关。冲击损失则主要发生在叶片的进口处，在非设计工况下，流量发生变化导致β1≠β1e，会产生冲击损失。3.答：轴流式泵与风机在原动机驱动下旋转，叶轮中的流体在绕流叶片时，旋转着的叶轮给绕流流体产生一个推力，该推力可以分解为两个分力，一个使流体沿圆周运动，对流体做功，增加了流体的动能和压能，并在导叶的作用下将部分动能变为压力能；另一个力则使流体沿轴的方向运动。两个分力的合力作用形成了流体在泵与风机内的一个连续的输送过程。4.答：泵与风机常用的变速调节方式为：直流电机驱动、汽轮机驱动、变速电动机驱动及恒速电动机加可以改变转速的机构(如液力联轴器)驱动。直流电动机变速简单，但是价格昂贵，且需要直流电源，只适合实验室使用，对于现场生产不合适；汽轮机驱动的优点是运行经济性高，便于调节；缺点是汽轮机造价高，设备复杂，初投资高。采用改变转速的传动机构可无级变速，但它的缺点是有一定的传动损失，且添置专门设备增加了成本。变速电动机的驱动调速效率高，调速范围大，缺点也是投资大。五、计算题(每小题8分，共48分)1.解：H=Hz+Hp+hwHp=ppgppgpgm)出吸吸吸吸322101310100098120653...(H=Hp+Hz+hw=20.65+30+3=53.65(m)2.解：v1a,∞=qDbmsvT113110103140220045354....(/)u2=Dnms260314041480603098...(/)v2u,∞=u2-v2a,∞ctgβ2e=30.98-3.54×ctg45°=27.44(m/s)∵流体沿径向流入∴HT∞=uvgm)u22309827449818666,....(3.解：已知n1=1450r/min，ρ1=1.2kg/m3ρ2=0.9kg/m3qv1=1.8m3/s根据相似定律ppDDnn121221222122()()qqDDnnvv122122312()又已知p1=p2D21=D22∴n2=121120914501647nr..(/min)qυ2=nnqms21131647145018208..(/)4.解：∵pgHpghhgw0=6+3171099798125043....=9.22(m)∴p0=9.22ρg=9.22×997×9.81=90177(Pa)5.解：1)采用描点法作出管路特性曲线，交性能曲线于点A，列表如下：qvm3/s0246810ppa04016036064010002)查图得，n1=2900r/min时的工作点A处的参数为：qv1=8.2m3/s,p1=680Pa已知变速后，qv2=7.4m3/s,代入p=10qv2得：p2=548Pa又知，相似曲线与管路特性曲线重合qqnnnqqnvvvv12122211=0.9×2900=2610(r/min)从图上查得，变速后的风机效率为η=0.69则，风机的轴功率P=pqkW1000548741000069588...()6.解：设切割前的工况点为点A，qvA=30(L/s)，HA=32(m)切割后工作点移至点B，流量qvB=27(L/s)查图得，HB=29(m)又知该泵属于中比转速泵∴切割常数k=HqBB22292700398.∴切割曲线方程式为：H=0.0398q2用描点法做切割曲线，与泵的性能曲线交于点C，列表如下(1分)：qv(L/s)26283032H(m)26.931.235.840.8查图得，qvC=29L/s，HC=33m根据切割定律qqDDvCvBCB22可得D2B=qqDm)BCC22729020186..(ΔD2=D2B-D2C=0.186-0.2=-0.014(m)