泵與風(fēng)機所畫課后思考題

1、思考題答案緒論1. 在火力發(fā)電廠中有那些主要的泵與風(fēng)機？其各自的作用是什么？答：給水泵：向鍋爐連續(xù)供給具有一定壓力和溫度的給水。 循環(huán)水泵：從冷卻水源取水后向汽輪機凝汽器、冷油器、發(fā)電機的空氣冷卻器供給冷卻水。凝結(jié)水泵：抽出汽輪機凝汽器中的凝結(jié)水，經(jīng)低壓加熱器將水送往除氧器。疏水泵：排送熱力系統(tǒng)中各處疏水。補給水泵：補充管路系統(tǒng)的汽水損失?；以茫簩㈠仩t燃燒后排出的灰渣與水的混合物輸送到貯灰場。送風(fēng)機：向鍋爐爐膛輸送燃料燃燒所必需的空氣量。引風(fēng)機：把燃料燃燒后所生成的煙氣從鍋爐中抽出，并排入大氣。2. 泵與風(fēng)機可分為哪幾大類？發(fā)電廠主要采用哪種型式的泵與風(fēng)機？為什么？ 答：泵按產(chǎn)生壓力的大小分

2、：低壓泵、中壓泵、高壓泵風(fēng)機按產(chǎn)生全壓得大小分：通風(fēng)機、鼓風(fēng)機、壓氣機泵按工作原理分：葉片式：離心泵、軸流泵、斜流泵、旋渦泵容積式：往復(fù)泵、回轉(zhuǎn)泵其他類型：真空泵、噴射泵、水錘泵風(fēng)機按工作原理分：葉片式：離心式風(fēng)機、軸流式風(fēng)機容積式：往復(fù)式風(fēng)機、回轉(zhuǎn)式風(fēng)機發(fā)電廠主要采用葉片式泵與風(fēng)機。其中離心式泵與風(fēng)機性能范圍廣、效率高、體積小、 重量輕，能與高速原動機直聯(lián)， 所以應(yīng)用最廣泛。軸流式泵與風(fēng)機與離心式相比，其流量大、壓力小。故一般用于大流量低揚程的場合。目前，大容量機組多作為循環(huán)水泵及引送風(fēng)機。3. 水泵的揚程和風(fēng)機的全壓二者有何區(qū)別和聯(lián)系？答：單位重量液體通過泵時所獲得的能量增加值稱為揚程；單

3、位體積的氣體通過風(fēng)機時所獲得的能量增加值稱為全壓聯(lián)系：二者都反映了能量的增加值。區(qū)別：揚程是針對液體而言，以液柱高度表示能量，單位是m全壓是針對氣體而言，以壓力的形式表示能量，單位是Pa。4. 離心式泵與風(fēng)機有哪些主要部件？各有何作用？答：離心泵：葉輪：將原動機的機械能傳遞給流體，使流體獲得壓力能和動能。吸入室：以最小的阻力損失引導(dǎo)液體平穩(wěn)的進入葉輪，并使葉輪進口處的液體流速分 布均勻。壓出室：收集從葉輪流出的高速流體，然后以最小的阻力損失引入壓水管或次級葉輪 進口，同時還將液體的部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。?dǎo)葉：匯集前一級葉輪流出的液體，并在損失最小的條件下引入次級葉輪的進口或壓出室，同時在導(dǎo)葉內(nèi)

4、把部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能。密封裝置：密封環(huán)：防止高壓流體通過葉輪進口與泵殼之間的間隙泄露至吸入口。軸端密封：防止高壓流體從泵內(nèi)通過轉(zhuǎn)動部件與靜止部件之間的間隙泄漏 到泵外。離心風(fēng)機：葉輪：將原動機的機械能傳遞給流體，使流體獲得壓力能和動能蝸殼：匯集從葉輪流出的氣體并引向風(fēng)機的出口，同時將氣體的部分動能轉(zhuǎn)化為壓力 能。集流器：以最小的阻力損失引導(dǎo)氣流均勻的充滿葉輪入口。進氣箱：改善氣流的進氣條件，減少氣流分布不均而引起的阻力損失。5. 軸流式泵與風(fēng)機有哪些主要部件？各有何作用？答：葉輪：把原動機的機械能轉(zhuǎn)化為流體的壓力能和動能的主要部件。導(dǎo)葉：使通過葉輪的前后的流體具有一定的流動方向，并使其阻力損

5、失最小。吸入室（泵）：以最小的阻力損失引導(dǎo)液體平穩(wěn)的進入葉輪，并使葉輪進口處的液體流速分布均勻。集流器（風(fēng)機）：以最小的阻力損失引導(dǎo)氣流均勻的充滿葉輪入口。擴壓筒：將后導(dǎo)葉流出氣流的動能轉(zhuǎn)化為壓力能。第一章1. 試簡述離心式與軸流式泵與風(fēng)機的工作原理。答：離心式：葉輪高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力使流體獲得能量，即流體通過葉輪后， 壓能和動能都得到提高，從而能夠被輸送到高處或遠(yuǎn)處。流體沿軸向流入葉輪并沿徑向流出。軸流式：利用旋轉(zhuǎn)葉輪、葉片對流體作用的升力來輸送流體，并提高其壓力。流體沿軸向流入葉輪并沿軸向流出。2. 當(dāng)流量大于或小于設(shè)計流量時，葉輪進、出口速度三角形怎樣變化？答：進口速度三角形的變化：

6、當(dāng)流量小于設(shè)計流量時：軸面速度Vim V Vim ,- 1 V 90,：i v1m ,:- 1 90,時匚。（如圖b）出口速度三角形小于設(shè)計流量3. 離心式泵與風(fēng)機當(dāng)實際流量在有限葉片葉輪中流動時，對揚程（全壓）有何影響？如何 修正？答：在有限葉片葉輪流道中，由于流體慣性出現(xiàn)了軸向渦流，使葉輪出口處流體的相對速度產(chǎn)生滑移，導(dǎo)致?lián)P程（全壓）下降。一般采用環(huán)流系數(shù) k或滑移系數(shù)b來修正。4. 為了提高流體從葉輪獲得的能量，一般有哪幾種方法？最常采用哪種方法？為什么？ 答：1）徑向進入，即 宀=90 ； 2）提高轉(zhuǎn)速n ； 3）加大葉輪外徑 D2 ; 4）增大葉片出口 安裝角l;,2a。提高轉(zhuǎn)速最有

7、利，因為加大葉輪外徑將使損失增加，降低泵的效率；提高轉(zhuǎn)速則受汽蝕的限制，對風(fēng)機則受噪聲的限制。 增大葉片出口安裝角 -a將使動能頭顯著增加，降低泵與 風(fēng)機的效率。比較之下，用提高轉(zhuǎn)速n來提高理論能頭，仍是當(dāng)前普遍采用的主要方法。5. 泵與風(fēng)機的能量方程式有哪幾種形式？并分析影響理論揚程（全壓）的因素有哪些？答：泵：1Ht：= （U2V2u:： U1V1 u.：）g2 2“20 _V 1oOT：2g2 2U2-Ui2g2g風(fēng)機：一U2V2U： 一5“化：因素：轉(zhuǎn)速n ；葉輪外徑D2 ；密度（影響全壓）、葉片出口安裝角 ：2a ；進口絕對速度6. 離心式泵與風(fēng)機有哪幾種葉片形式？各對性能有何影響？

8、為什么離心泵均采用后彎式 葉片？答：后彎式、徑向式、前彎式后彎式：2a V 90時，COt - 2a為正值，：2a越小，COt 2a越大，：則越小。即隨-2a不斷減小，H“亦不斷下降。當(dāng)2a減小到等于最小角 鶴吋時，H g2徑向式：2=90 時，COt ：2a =0 , V2u-=U2。H =。g前彎式：2a 90時，COt 12a為負(fù)值，：2a越大，COt ： 2a越小，則越大即隨：2a不斷增大，Ht：:亦不斷增大。當(dāng)：2a增加到等于最大角：2a,max時，H-二一。g以上分析表明，隨葉片出口安裝角 七的增加，流體從葉輪獲得的能量越大。因此，前彎式葉片所產(chǎn)生的揚程最大，徑向式葉片次之，后彎式

9、葉片最小。當(dāng)三種不同的葉片在進、出口流道面積相等，葉片進口幾何角相等時，后彎式葉片流道較長，彎曲度較小，且流體在葉輪出口絕對速度小。因此，當(dāng)流體流經(jīng)葉輪及轉(zhuǎn)能裝置（導(dǎo)葉或蝸殼）時，能量損失小，效率高，噪聲低。但后彎式葉片產(chǎn)生的總揚程較低，所以在產(chǎn) 生相同的揚程（風(fēng)壓）時，需要較大的葉輪外徑或較高的轉(zhuǎn)速。為了高效率的要求，離心泵均采用后彎式葉片，通常-2a為20。30。9. 軸流式泵與風(fēng)機與離心式相比較，有何性能特點？使用于何種場合？答：軸流式泵與風(fēng)機的性能特點是流量大，揚程低，比轉(zhuǎn)數(shù)大，流體沿軸向流入、流出葉輪。目前國內(nèi)外大型電站普遍采用軸流式風(fēng)機作為鍋爐的送引風(fēng)機、軸流式水泵作為循環(huán)水泵。1

10、0. 軸流式泵與風(fēng)機的揚程（全壓）為什么遠(yuǎn)低于離心式？答：因為軸流式泵與風(fēng)機的能量方程式是：Ht =2g2g離心式泵與風(fēng)機的能量方程式是2 22gU2 -Ui2g因為式中Ui=U2=U故流體在軸流式葉輪中獲得的總能量遠(yuǎn)小于離心式。第二章1. 在泵與風(fēng)機內(nèi)有哪幾種機械能損失？試分析損失的原因以及如何減小這些損失。 答：（1）機械損失：主要包括軸端密封與軸承的摩擦損失及葉輪前后蓋板外表面與流體之 間的圓盤摩擦損失兩部分。軸端密封和軸承的摩擦損失與軸端密封和軸承的結(jié)構(gòu)形式以及輸送流體的密度有關(guān)。 這項損失的功率 P約為軸功率的1%5%，大中型泵多采用機械密封、浮動密封等結(jié)構(gòu)， 軸端密封的摩擦損失就更

11、小。圓盤摩擦損失是因為葉輪在殼體內(nèi)的流體中旋轉(zhuǎn)，葉輪兩側(cè)的流體，由于受離心力的 作用，形成回流運動，此時流體和旋轉(zhuǎn)的葉輪發(fā)生摩擦而產(chǎn)生能量損失。這項損失的功率約為軸功率的2 % -10 %，是機械損失的主要部分。提高轉(zhuǎn)速，葉輪外徑可以相應(yīng)減小，則圓盤摩擦損失增加較小，甚至不增加，從而可提高葉輪機械效率。（2）容積損失：泵與風(fēng)機由于轉(zhuǎn)動部件與靜止部件之間存在間隙，當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動時，在間 隙兩側(cè)產(chǎn)生壓力差，因而時部分由葉輪獲得能量的流體從高壓側(cè)通過間隙向低壓側(cè)泄露， 這種損失稱容積損失或泄露損失。容積損失主要發(fā)生在葉輪人口與外殼密封環(huán)之間及平衡裝置與外殼之間。如何減?。簽榱藴p少進口的容積損失，一般在進

12、口都裝有密封環(huán)（承磨環(huán)或口環(huán)），在間隙兩側(cè)壓差相同的情況下，如間隙寬度b減小，間隙長度I增加，或彎曲次數(shù)較多，則密封效果較好，容積損失也較小。（3）流動損失：流動損失發(fā)生在吸入室、葉輪流道、導(dǎo)葉與殼體中。流體和各部分流道 壁面摩擦?xí)a(chǎn)生摩擦損失；流道斷面變化、轉(zhuǎn)彎等會使邊界層分離、產(chǎn)生二次流而引起擴 散損失；由于工況改變，流量偏離設(shè)計流量時，入口流動角與葉片安裝角不一致，會引起 沖擊損失。如何減?。簻p小流量可減小摩擦及擴散損失，當(dāng)流體相對速度沿葉片切線流入，則沒有沖擊損失，總之，流動損失最小的點在設(shè)計流量的左邊。2. 為什么圓盤摩擦損失屬于機械損失？答：因為葉輪在殼體內(nèi)的流體中旋轉(zhuǎn)，葉輪兩側(cè)的

13、流體，由于受離心力的作用，形成回流運動，此時流體和旋轉(zhuǎn)的葉輪發(fā)生摩擦而產(chǎn)生能量損失。由于這種損失直接損失了泵與風(fēng)機的軸功率，因此歸屬于機械損失。3. 功率分為哪幾種？它們之間有什么關(guān)系？答：常用功率分為原動機功率 Pg、軸功率p和有效功率Fe巴=g Fg,inF= tm PgFe= P4.離心式葉輪的理論qv,T - HToC曲線及qv,T- Ptoo曲線為直線形式，而實驗所得的qV - H及qv - p關(guān)系為曲線形式，原因何在?答：對于有限葉片的葉輪，由于軸向渦流的影響使其產(chǎn)生的揚程降低，該葉輪的揚程 可用環(huán)流系數(shù)進行修正。HKHt：環(huán)流系數(shù)K恒小于1，且基本與流量無 關(guān)。因此，有限葉片葉輪

14、的qV,T Ht曲線， 也是一條向下傾斜的直線，且位于無限多葉 片所對應(yīng)的qv,T Hee曲線下方。如圖中b 線所示?？紤]實際流體粘性的影響，還要在 qV,T - H曲線上減去因摩擦、擴散和沖擊 而損失的揚程。因為摩擦及擴散損失隨流量的平方增加，在減去各流量下因摩擦及擴散而損失的揚程后即得圖中的c線。沖擊損失在設(shè)計工況下為零，在偏離設(shè)計工況時則按拋物線增加， 在對應(yīng)流量下再從 c曲線上減去因沖擊 而損失的揚程后即得 d線。除此之外，還需考慮容積損失對性能曲線的影響。因此，還需在d線的各點減去相應(yīng)的泄漏量q，即得到流量與揚程的實際 qv -H性能曲線，如圖中 e線所示。對風(fēng)機的qv H曲線分析與

15、泵的qv H曲線分析相同。5 為什么前彎式葉片的風(fēng)機容易超載？在對前彎式葉片風(fēng)機選擇原動機時應(yīng)注意什么問題？答：前彎式葉輪隨流量的增加，功率急劇上升，原動機容易超載。所以，對前彎式葉輪的風(fēng) 機在選擇原動機時，容量富裕系數(shù)K值應(yīng)取得大些。6. 離心式和軸流式泵與風(fēng)機在啟動方式上有何不同？答：離心式泵與風(fēng)機，在空載時，所需軸功率（空載功率）最小，一般為設(shè)計軸功率的30%左右。在這種狀態(tài)下啟動，可避免啟動電流過大，原動機過載。所以離心式泵與風(fēng)機要在閥門全關(guān)的狀態(tài)下啟動。軸流式泵與風(fēng)機，功率 P在空轉(zhuǎn)狀態(tài)（qv=0）時最大，隨流量增加而減小，為避免原動機過載，對軸流式泵與風(fēng)機要在閥門全開狀態(tài)下啟動。7

16、. 軸流式泵與風(fēng)機空載運行時，功率為什么不為零？答：由于存在機械損失和二次回流損失。&軸流式泵與風(fēng)機的性能曲線有何特點？其qv - H及qv - p曲線為什么出現(xiàn)拐點？答：軸流式泵與風(fēng)機的 qv H （qv p）性能曲線具有如下特點：當(dāng)在設(shè)計工況時，對應(yīng)曲線上的d點，此時沿葉片各截面的流線分 布均勻，效率最高。當(dāng) qv qvd時來流速度的流動角：:減小，沖角：增大。由翼型的 空氣動力特性可知，沖角增大時，翼型的升 力系數(shù)也增加，因而揚程（全壓）上升；當(dāng)流量達到qvc時沖角已增加到使翼型上產(chǎn)生附 面層分離，出現(xiàn)失速現(xiàn)象，因而升力系數(shù)降 低，揚程（全壓）也隨之下降，當(dāng)流量減小到qvb時，揚程（全壓

17、）最低；當(dāng)qv qvb時，沿葉片各截面揚程（全壓）不相等，出現(xiàn)二次回流，此時，由葉輪流出的流體一部分重新返回葉輪，再次獲得能量，從而揚程又開始升高，直到qv=0時，揚程（全壓）達到最大值。由于二次回流伴有較大的能量損失，因此，效率也隨之下降。第三章1. 兩臺幾何相似的泵與風(fēng)機，在相似條件下，其性能參數(shù)如何按比例關(guān)系變化？答：流量相似定律指出： 幾何相似的泵與風(fēng)機，在相似工況下運行時，其流量之比與幾何尺寸之比的三次方成正比、與轉(zhuǎn)速比的一次方成正比，與容積效率比的一次方成正比。揚程相似定律指出：幾何相似的泵與風(fēng)機，在相似工況下運行時，其揚程之比與幾何 尺寸比的平方成正比，與轉(zhuǎn)速比的平方成正比，與流

18、動效率比的一次方成正比。功率相似定律指出：幾何相似的泵與風(fēng)機，在相似工況下運行時，其功率之比與幾何 尺寸比的五次方成正比， 與轉(zhuǎn)速比的三次方成正比， 與密度比的一次方成正比，與機械效率比的一次方成正比。2. 當(dāng)一臺泵的轉(zhuǎn)速發(fā)生改變時，其揚程、流量、功率將如何變化？答：根據(jù)比例定律可知：流量_npqVp = qVmnm揚程Hp=h證r功率pp=Pm（nm）33. 當(dāng)某臺風(fēng)機所輸送空氣的溫度變化時其全壓、流量、功率將如何變化? 答：溫度變化導(dǎo)致密度變化，流量與密度無關(guān)，因而流量不變。全壓Pp功率PmPpPm4. 為什么可以用比轉(zhuǎn)數(shù)對泵與風(fēng)機進行分類?答：比轉(zhuǎn)數(shù)反映了泵與風(fēng)機性能上及結(jié)構(gòu)上的特點。如

19、當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)不變，對于揚程（全壓）高、流量小的泵與風(fēng)機，其比轉(zhuǎn)數(shù)小。反之，在流量增加，揚程（全壓）減小時，比轉(zhuǎn)數(shù)隨之增加,此時，葉輪的外緣直徑 D2及葉輪進出口直徑的比值D Do隨之減小，而葉輪出口寬度b2則隨之增加。當(dāng)葉輪外徑 D2和D2. D0減小到某一數(shù)值時，為了避免引起二次回流，致使能 量損失增加，為此，葉輪出口邊需作成傾斜的。此時，流動形態(tài)從離心式過渡到混流式。當(dāng) D2減小到極限D(zhuǎn)2Do=1時，則從混流式過渡到軸流式。由此可見，葉輪形式引起性能參 數(shù)改變，從而導(dǎo)致比轉(zhuǎn)數(shù)的改變。所以，可用比轉(zhuǎn)數(shù)對泵與風(fēng)機進行分類。6.隨比轉(zhuǎn)數(shù)增加，泵與風(fēng)機性能曲線的變化規(guī)律怎樣？ 答：在低比轉(zhuǎn)數(shù)時，揚程隨流

20、量的增加，下降較為緩和。當(dāng)比轉(zhuǎn)數(shù)增大時，揚程曲線逐漸變 陡，因此軸流泵的揚程隨流量減小而變得最陡。在低比轉(zhuǎn)數(shù)時（n s ha ）時，泵內(nèi)發(fā)生汽蝕；當(dāng)（：hr Pi，產(chǎn)生壓力差巾=P2 - Pi。此壓力差積分后就是作用在葉輪上的推力，以符號 Fi表示。在啟動時，由于泵的正常壓力還未建立, 竄或立式泵轉(zhuǎn)子上竄就是這個原因。另外，液體在進入葉輪后流動方向由 軸向轉(zhuǎn)為徑向，由于流動方向的改變，產(chǎn) 生了動量，導(dǎo)致流體對葉輪產(chǎn)生一個反沖 力F2。反沖力F2的方向與軸向力Fj的方 向相反。在泵正常工作時，反沖力F2與軸 向力Fi相比數(shù)值很小，可以忽略不計。但 所以反沖力的作用較為明顯。啟動時臥式泵轉(zhuǎn)子后對立

21、式水泵，轉(zhuǎn)子的重量是軸向的，也是軸向力的一部分，用F3表示，方向指向葉輪入口?？偟妮S向力F為：F -F2 * F3 ，在這三部分軸向力中，F(xiàn)i是主要的。如何平衡：（1）采用雙吸葉輪或?qū)ΨQ排列的方式平衡（2）采用平衡孔和平衡管平衡（3）采用平衡盤平衡（4）采用平衡鼓平衡當(dāng)然，我們也不否認(rèn)一見鐘情，就不能天長地久，但不是所有的人，都有這么好的福氣，遇到愿意疼你愛你，陪你在俗世煙火里細(xì)水長流的人。讓你心動的，不一定可以陪你一生到老，只有愿意陪你在柴米油鹽醬醋茶里，過平淡生活的人，才是你最終的選擇。我們很多人，心里都有一顆浪漫的種子，只是有的種子不斷發(fā)芽，抽枝，最后長成了一棵參天大樹。密匝的情感葉子，遮擋住了現(xiàn)實的視線，沉迷在浪漫的追求之中，不得自拔。都說婚姻，是一座圍城，它圍住了你的某一些欲望，尤其對浪漫的欲望。如果沒有婚姻這座圍城，那么關(guān)于性，人和低級動物，就沒有了區(qū)別。那么你的人生，可真謂是亂七八糟。別一直去詢問對方