内容发布更新时间 : 2024/5/9 10:20:10星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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。

w?是叶栅前后相对速度w1和w2的几何平均值，其大小和方向由叶栅进、出口速度三角形的几何关系来确定。

2?(w?=waw1u?w2u2w2wa ) ； ??=arctga=arctgwu?w1u?w2u2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，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w1和

w2的几何平均值w?作为无限远处的来流速度。

9. 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：

22v2?v12w12?w2＋ ⑴ HT=

2g2g离心式泵与风机的能量方程式是:

222v2?v12u2?u12w12?w2＋＋ ⑵ HT?=

2g2g2g因为⑴式中u1=u2=u 故流体在轴流式叶轮中获得的总能量远小于离心式。

11. 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？

buw?sin??????答：泵：HT?cy ?tva2gcos?2bu?w?sin??????风机：P ?c?Tytva2cos?2增加弦长b；增大叶栅中翼型的升力系数cy；减小栅距t ；增大??；增加升力角?均可提高泵与风机的扬程（全压）。

第二章 思考题

1． 在泵与风机内有哪几种机械能损失？试分析损失的原因以及如何减小这些损失。 答：（1）机械损失：主要包括轴端密封与轴承的摩擦损失及叶轮前后盖板外表面与流体之间的圆盘摩擦损失两部分。

轴端密封和轴承的摩擦损失与轴端密封和轴承的结构形式以及输送流体的密度有关。这项损失的功率?P约为轴功率的1％—5％，大中型泵多采用机械密封、浮动密封等结构，轴端密封的摩擦损失就更小。

圆盘摩擦损失是因为叶轮在壳体内的流体中旋转，叶轮两侧的流体，由于受离心力的作用，形成回流运动，此时流体和旋转的叶轮发生摩擦而产生能量损失。这项损失的功率约为轴功率的2％-10％，是机械损失的主要部分。

提高转速，叶轮外径可以相应减小，则圆盘摩擦损失增加较小，甚至不增加，从而可提 高叶轮机械效率。

（2）容积损失：泵与风机由于转动部件与静止部件之间存在间隙，当叶轮转动时，在间隙两侧产生压力差，因而时部分由叶轮获得能量的流体从高压侧通过间隙向低压侧泄露，这种损失称容积损失或泄露损失。

容积损失主要发生在叶轮人口与外壳密封环之间及平衡装置与外壳之间。

如何减小：为了减少进口的容积损失，一般在进口都装有密封环(承磨环或口环)，在间 隙两侧压差相同的情况下，如间隙宽度b减小，间隙长度l增加，或弯曲次数较多，则密封效果较好，容积损失也较小。

（3）流动损失：流动损失发生在吸入室、叶轮流道、导叶与壳体中。流体和各部分流道壁面摩擦会产生摩擦损失；流道断面变化、转弯等会使边界层分离、产生二次流而引起扩散损失；由于工况改变，流量偏离设计流量时，入口流动角与叶片安装角不一致，会引起冲击损失。

如何减小：减小流量可减小摩擦及扩散损失，当流体相对速度沿叶片切线流入，则没有冲击损失，总之，流动损失最小的点在设计流量的左边。 2． 为什么圆盘摩擦损失属于机械损失？

答：因为叶轮在壳体内的流体中旋转，叶轮两侧的流体，由于受离心力的作用，形成回流运动，此时流体和旋转的叶轮发生摩擦而产生能量损失。由于这种损失直接损失了泵与风机的轴功率，因此归属于机械损失。

3． 功率分为哪几种？它们之间有什么关系？

答：常用功率分为原动机功率Pg、轴功率P和有效功率Pe

Pg=?gPg,in

P=?tmPg P Pe=?4.离心式叶轮的理论qV,T-HT?曲线及qV,T-pT?曲线为直线形式，而实验所得的qV-H及

qV-p关系为曲线形式，原因何在？

答：对于有限叶片的叶轮，由于轴向涡流的影响使其产生的扬程降低，该叶轮的扬程可用环流系数进行修正。

HT?KHT?

环流系数K恒小于1，且基本与流量无关。因此，有限叶片叶轮的qV,T—HT曲线，也

是一条向下倾斜的直线，且位于无限多叶片所对应的qV,T—HT?曲线下方。如图中b线所示。考虑实际流体粘性的影响，还要在

qV,T?H曲线上减去因摩擦、扩散和冲击

而损失的扬程。因为摩擦及扩散损失随流量的平方增加，在减去各流量下因摩擦及扩散而损失的扬程后即得图中的c线。冲击损失在设计工况下为零，在偏离设计工况时则按抛物线增加，在对应流量下再从c曲线上减

去因冲击而损失的扬程后即得d线。除此之外，还需考虑容积损失对性能曲线的影响。因此，还需在d线的各点减去相应的泄漏量q，即得到流量与扬程的实际qV?H性能曲线，如图中e线所示。

对风机的qV—H曲线分析与泵的qV—H曲线分析相同。

5．为什么前弯式叶片的风机容易超载？在对前弯式叶片风机选择原动机时应注意什么问题？

答：前弯式叶轮随流量的增加，功率急剧上升，原动机容易超载。所以，对前弯式叶轮的风机在选择原动机时，容量富裕系数K值应取得大些。 6．离心式和轴流式泵与风机在启动方式上有何不同？

答：离心式泵与风机，在空载时，所需轴功率（空载功率）最小，一般为设计轴功率的30%左右。在这种状态下启动，可避免启动电流过大，原动机过载。所以离心式泵与风机要在阀门全关的状态下启动。

轴流式泵与风机，功率P在空转状态（qV=0）时最大，随流量增加而减小，为避免原动机过载，对轴流式泵与风机要在阀门全开状态下启动。 7．轴流式泵与风机空载运行时，功率为什么不为零？ 答：由于存在机械损失和二次回流损失。

8．轴流式泵与风机的性能曲线有何特点？其qV-H及qV-p曲线为什么出现拐点？ 答：轴流式泵与风机的qV—H (qV—p)性能曲线具有如下特点：当在设计工况时，对应

曲线上的d点，此时沿叶片各截面的流线分布均匀，效率最高。当qV

低，扬程(全压)也随之下降，当流量减小到qVb时，扬程(全压)最低；当qV

9．热力学法测效率是基于什么原理？有什么特点？

答：原理：对于高温高压泵，由于不能忽略流体受到压缩而导致密度和比热的变化，因此热力学原理奠定了热力学测试方法的基础。泵叶轮旋转对流体做功，除了使流体获得有用功率之外，尚有各种损失转化为热能，使水温升高；同时流体从泵进口到出口的等熵压缩过程，也会使水温升高。形成泵进出口的温差，因此只需测出泵进、出口的温度和压力，即可求得泵效率?。

特点：热力学法测效率，扬程越高，温差越大，其相对测量误差越小，测量精度很高，因而适用于100m以上的高扬程泵。并可在现场运行条件下进行测试，同时，不必测出水泵的流量，即可求得泵效率。 第三章 思考题

1． 两台几何相似的泵与风机，在相似条件下，其性能参数如何按比例关系变化？

答：流量相似定律指出：几何相似的泵与风机，在相似工况下运行时，其流量之比与几何尺寸之比的三次方成正比、与转速比的一次方成正比，与容积效率比的一次方成正比。

扬程相似定律指出：几何相似的泵与风机，在相似工况下运行时，其扬程之比与几何尺寸比的平方成正比，与转速比的平方成正比，与流动效率比的一次方成正比。

功率相似定律指出：几何相似的泵与风机，在相似工况下运行时，其功率之比与几何尺寸比的五次方成正比，与转速比的三次方成正比，与密度比的一次方成正比，与机械效率比的一次方成正比。

2． 当一台泵的转速发生改变时，其扬程、流量、功率将如何变化？ 答：根据比例定律可知：流量qVp＝qVmnpnm 扬程Hp＝Hm(npnm)2 功率Pp＝Pm(npnm)3

3． 当某台风机所输送空气的温度变化时其全压、流量、功率将如何变化？ 答：温度变化导致密度变化，流量与密度无关，因而流量不变。

Pp?P?P全压 功率 ??Pm?mpm?mpp4． 为什么说比转数是一个相似特征数？无因次比转数较有因次有何优点？

答：比转数是由相似定律推导而得，因而它是一个相似准则数。

优点：有因次比转数需要进行单位换算。 5． 为什么可以用比转数对泵与风机进行分类？

答：比转数反映了泵与风机性能上及结构上的特点。如当转数不变，对于扬程(全压)高、流量小的泵与风机，其比转数小。反之，在流量增加，扬程(全压)减小时，比转数随之增加，此时，叶轮的外缘直径D2及叶轮进出口直径的比值D2D0随之减小，而叶轮出口宽度b2则随之增加。当叶轮外径D2和D2D0减小到某一数值时，为了避免引起二次回流，致使能

量损失增加，为此，叶轮出口边需作成倾斜的。此时，流动形态从离心式过渡到混流式。当

D2减小到极限D2D0=1时，则从混流式过渡到轴流式。由此可见，叶轮形式引起性能参

数改变，从而导致比转数的改变。所以，可用比转数对泵与风机进行分类。 6．随比转数增加，泵与风机性能曲线的变化规律怎样？

答：在低比转数时，扬程随流量的增加，下降较为缓和。当比转数增大时，扬程曲线逐渐变陡，因此轴流泵的扬程随流量减小而变得最陡。

在低比转数时(ns<200)，功率随流量的增加而增加，功率曲线呈上升状。但随比转数的增加(ns=400)，曲线就变得比较平坦。当比转数再增加(ns=700)，则功率随流量的增加而减小，功率曲线呈下降状。所以，离心式泵的功率是随流量的增加而增加，而轴流式泵的功率却是随流量的增加而减少。

比转数低时，效率曲线平坦，高效率区域较宽，比转数越大，效率曲线越陡，高效率区域变得越窄，这就是轴流式泵和风机的主要缺点。为了克服功率变化急剧和高效率区窄的缺点，轴流式泵和风机应采用可调叶片，使其在工况改变时，仍保持较高的效率。 7．无因次的性能曲线是如何绘制的？与有因次性能曲线相比有何优点？

答：凡几何相似的泵或风机，在相似工况下运行时，其无因次系数相同。用无因次系数，可以绘出无因次性能曲线。

用无因次性能参数qV、p、P，?绘制无因次性能曲线时，首先要通过试验求得某一几何形状叶轮在固定转速下不同工况时的qV、P、p及，?值，然后计算出相应工况时的

qV、P、p、?，并绘制出以流量系数qV为横坐标，以压力系数p、功率系数P及效率

?为纵坐标的一组qV—p、qV—P及qV—?曲线。无因次性能曲线的特点是，由于同

类泵与风机都是相似的，同时没有计量单位，而只有比值关系，所以可代表一系列相似泵或风机的性能。因此，如把各类泵或风机的无因次性能曲线绘在同一张图上，在选型时可进行性能比较。

8．通用性能曲线是如何绘制的？

答：通用性能曲线可以用试验方法得到，也可以用比例定律求得。

用比例定律可以进行性能参数间的换算，如已知转速为n1时的性能曲线，欲求转速为n2时的性能曲线，则可在转速为n1时的qV—H性能曲线上取任意点1、2、3…等的流量与扬程代入比例定律，由

qV2?n2?n?H1 ?2qV H2????n1?n1?2可求得转速为n2时与转速为n1时相对应的工况点1?、2?、3?…。将这些点连成光滑的曲线，则得转速为n2时的qV—H性能曲线。