【正文】 對(duì)速度和絕對(duì)速度； （2）葉片無限多時(shí)的理論全壓；（3）葉片無限多時(shí)的反作用度；（4）環(huán)流系數(shù)K和有限葉片理論全壓（設(shè)葉片數(shù)z=12）解：（1）===（m/s）由=得===（m/s）===（m/s）===（m/s）（2）∵=∴=ctg=176。解：==（m/s） =（m/s）＝=（m/s） 由題知軸向進(jìn)入，所以。設(shè)=1176。解： ===（m/s） 水軸向流入 =0 ===（m/s） 由速度三角形可知：=== = 得= 由=== 得= =176。解：==（m/s） Pa第二章21有一葉輪外徑為460mm的離心式風(fēng)機(jī)，在轉(zhuǎn)速為1450r/min時(shí)，試求風(fēng)機(jī)的全壓與有效功率。解：===（m/s） ∵水沿軸向流入 ∴ === ===(m/s) =m ====%23有一離心式水泵，轉(zhuǎn)速為480r/min，總揚(yáng)程為136m時(shí)，流量=，軸功率為=9860KW，其容積效率與機(jī)械效率均為92%，求流動(dòng)效率。解：由題知：=323730Pa，=39240Pa，==39240Pa =，=1000mm=1m ，=750mm= =， =， =m/s m/s+++=++ 得：=++=+====（）===（）=100%=100%=%26有一送風(fēng)機(jī)，其全壓是1962Pa時(shí)，產(chǎn)生=40/min的風(fēng)量，其全壓效率為50%，試求其軸功率。現(xiàn)用一出口直徑為該泵2倍的泵，當(dāng)轉(zhuǎn)速n=1450r/min時(shí)，保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相似，問其軸功率應(yīng)是多少？解：由于兩泵相似 且=2根據(jù)功率相似關(guān)系：= ==得：=4==（）34 G473型離心風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)速n=1450r/min和=1200mm時(shí)，全壓=4609Pa，流量=71100/h，軸功率=，若轉(zhuǎn)速變到n=730r/min時(shí)，葉輪直徑和氣體密度不變，試計(jì)算轉(zhuǎn)速變化后的全壓、流量和軸功率。如改善傳動(dòng)情況后，轉(zhuǎn)速提高到n=1450r/min，問風(fēng)機(jī)的流量、全壓、軸功率將是多少？解：由于是同一風(fēng)機(jī)，所以滿足相似由題知：=1 =1根據(jù)比例定律 = 得 ==20=（） = 得==460=（Pa） = 得==13=（）38已知某鍋爐給水泵，最佳工況點(diǎn)參數(shù)為：=270，=1490m，=2980r/min，=10級(jí)。解：由于是單級(jí)雙吸泵===310 G47311No18型鍋爐送風(fēng)機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速=960r/min時(shí)的運(yùn)行參數(shù)為：送風(fēng)量=19000，全壓=4276Pa；同一系列的No8型風(fēng)機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速=1450r/min時(shí)的送風(fēng)量=25200，全壓=1992Pa，它們的比轉(zhuǎn)數(shù)是否相等？為什么？解：兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)數(shù)分別為=== ===比轉(zhuǎn)數(shù)不相等，因?yàn)橐慌_(tái)風(fēng)機(jī)在不同工況下有不同的比轉(zhuǎn)數(shù)，一般用最高效率點(diǎn)的比轉(zhuǎn)數(shù)，作為相似準(zhǔn)則的比轉(zhuǎn)數(shù)。設(shè)：，水溫為80℃（80℃時(shí)水的密度=），吸水管內(nèi)流動(dòng)損失水頭為1m。解： ＝＝＋－ ＝m ＝＝＝90546有一臺(tái)吸入口徑為600mm的雙吸單級(jí)泵，輸送常溫水，其工作參數(shù)為：=880，是否能正常工作。查表得30℃水的密度r =㎏/m3。如果把8BA18a型水泵的轉(zhuǎn)速減至1200r/min，假設(shè)效率不變，其qv、H、P各為多少？8BA18型水泵額定工況點(diǎn)的參數(shù)為：n=1450r/min，qv=，H=18m，P=，η=84%。管路性能曲線方程式Hc=60+9000qv2（qv單位以m3/s計(jì)算）?！窘狻浚?）根據(jù)公式， 求得各測(cè)點(diǎn)效率如下表所示。循環(huán)水泵：從冷卻水源取水后向汽輪機(jī)凝汽器、冷油器、發(fā)電機(jī)的空氣冷卻器供給冷卻水?；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(chǎng)。其中離心式泵與風(fēng)機(jī)性能范圍廣、效率高、體積小、重量輕，能與高速原動(dòng)機(jī)直聯(lián)，所以應(yīng)用最廣泛。3． 泵與風(fēng)機(jī)有哪些主要的性能參數(shù)？銘牌上標(biāo)出的是指哪個(gè)工況下的參數(shù)？答：泵與風(fēng)機(jī)的主要性能參數(shù)有：流量、揚(yáng)程（全壓）、功率、轉(zhuǎn)速、效率和汽蝕余量。5． 離心式泵與風(fēng)機(jī)有哪些主要部件？各有何作用？答：離心泵葉輪：將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳遞給流體，使流體獲得壓力能和動(dòng)能。密封裝置：密封環(huán)：防止高壓流體通過葉輪進(jìn)口與泵殼之間的間隙泄露至吸入口。進(jìn)氣箱：改善氣流的進(jìn)氣條件，減少氣流分布不均而引起的阻力損失。集流器（風(fēng)機(jī)）：以最小的阻力損失引導(dǎo)氣流均勻的充滿葉輪入口。適用于高溫高壓泵。因此，目前大容量機(jī)組的引、送風(fēng)機(jī)一般都采用軸流式風(fēng)機(jī)。齒輪泵：利用一對(duì)或幾個(gè)特殊形狀的回轉(zhuǎn)體如齒輪、螺桿或其他形狀的轉(zhuǎn)子。第一章思考題1． 試簡(jiǎn)述離心式與軸流式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理。流體沿軸向流入葉輪并沿軸向流出。 葉輪帶動(dòng)流體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，稱牽連運(yùn)動(dòng)，其速度用圓周速度u表示； 流體相對(duì)于葉輪的運(yùn)動(dòng)稱相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其速度用相對(duì)速度w表示； 流體相對(duì)于靜止機(jī)殼的運(yùn)動(dòng)稱絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，其速度用絕對(duì)速度v表示。（如圖a） 當(dāng)流量大于設(shè)計(jì)流量時(shí)：軸面速度＞，＞90176。5． 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(jìn)入，即；2）提高轉(zhuǎn)速；3）加大葉輪外徑；4）增大葉片出口安裝角。6． 泵與風(fēng)機(jī)的能量方程式有哪幾種形式？并分析影響理論揚(yáng)程（全壓）的因素有哪些？答：泵： =風(fēng)機(jī)： 因素：轉(zhuǎn)速；葉輪外徑；密度（影響全壓）、葉片出口安裝角；進(jìn)口絕對(duì)速度角。當(dāng)減小到等于最小角時(shí)。時(shí)，cot為負(fù)值，越大，cot越小，則越大即隨不斷增大，亦不斷增大。當(dāng)三種不同的葉片在進(jìn)、出口流道面積相等，葉片進(jìn)口幾何角相等時(shí)，后彎式葉片流道較長(zhǎng)，彎曲度較小，且流體在葉輪出口絕對(duì)速度小?！?0176。 是葉柵前后相對(duì)速度和的幾何平均值，其大小和方向由葉柵進(jìn)、出口速度三角形的幾何關(guān)系來確定。10. 軸流式泵與風(fēng)機(jī)的揚(yáng)程（全壓）為什么遠(yuǎn)低于離心式？答：因?yàn)檩S流式泵與風(fēng)機(jī)的能量方程式是：=＋ ⑴離心式泵與風(fēng)機(jī)的能量方程式是:=＋＋ ⑵因?yàn)棰攀街?= 故流體在軸流式葉輪中獲得的總能量遠(yuǎn)小于離心式。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)。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(jī)械效率。（3）流動(dòng)損失：流動(dòng)損失發(fā)生在吸入室、葉輪流道、導(dǎo)葉與殼體中。由于這種損失直接損失了泵與風(fēng)機(jī)的軸功率，因此歸屬于機(jī)械損失。如圖中b線所示。除此之外，還需考慮容積損失對(duì)性能曲線的影響。所以，對(duì)前彎式葉輪的風(fēng)機(jī)在選擇原動(dòng)機(jī)時(shí)，容量富裕系數(shù)K值應(yīng)取得大些。軸流式泵與風(fēng)機(jī)，功率P在空轉(zhuǎn)狀態(tài)（=0）時(shí)最大，隨流量增加而減小，為避免原動(dòng)機(jī)過載，對(duì)軸流式泵與風(fēng)機(jī)要在閥門全開狀態(tài)下啟動(dòng)。由翼型的空氣動(dòng)力特性可知，沖角增大時(shí)，翼型的升力系數(shù)也增加，因而揚(yáng)程(全壓)上升；當(dāng)流量達(dá)到時(shí)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(yáng)程(全壓)也隨之下降，當(dāng)流量減小到時(shí)，揚(yáng)程(全壓)最低；當(dāng)時(shí)，沿葉片各截面揚(yáng)程(全壓)不相等，出現(xiàn)二次回流，此時(shí)，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(yáng)程又開始升高，直到=0時(shí)，揚(yáng)程(全壓)達(dá)到最大值。形成泵進(jìn)出口的溫差，因此只需測(cè)出泵進(jìn)、出口的溫度和壓力，即可求得泵效率。揚(yáng)程相似定律指出：幾何相似的泵與風(fēng)機(jī)，在相似工況下運(yùn)行時(shí)，其揚(yáng)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，與流動(dòng)效率比的一次方成正比。優(yōu)點(diǎn)：有因次比轉(zhuǎn)數(shù)需要進(jìn)行單位換算。當(dāng)葉輪外徑和減小到某一數(shù)值時(shí)，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。所以，可用比轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)泵與風(fēng)機(jī)進(jìn)行分類。但隨比轉(zhuǎn)數(shù)的增加(=400)，曲線就變得比較平坦。為了克服功率變化急劇和高效率區(qū)窄的缺點(diǎn)，軸流式泵和風(fēng)機(jī)應(yīng)采用可調(diào)葉片，使其在工況改變時(shí)，仍保持較高的效率。無因次性能曲線的特點(diǎn)是，由于同類泵與風(fēng)機(jī)都是相似的，同時(shí)沒有計(jì)量單位，而只有比值關(guān)系，所以可代表一系列相似泵或風(fēng)機(jī)的性能。將這些點(diǎn)連成光滑的曲線，則得轉(zhuǎn)速為時(shí)的—性能曲線。當(dāng)吸水池液面壓力等于該溫度下液體所對(duì)應(yīng)的飽和壓力Pv時(shí)，出現(xiàn)倒灌高度。必需汽蝕余量：指液體在泵吸入口的能頭對(duì)壓力最低點(diǎn)處?kù)o壓能頭的富余能頭。同時(shí)汽蝕余量更能說明汽蝕的物理概念，因此，目前已較多使用汽蝕余量。優(yōu)點(diǎn)：不需要進(jìn)行單位換算。這些結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變，均應(yīng)有一定的限度，否則將影響泵效率。這樣可以減小局部阻力損失。如采用含鎳鉻的不銹鋼、鋁青銅、磷青銅等。即幾何安裝高度及倒灌高度。雙重翼葉輪由前置葉輪和后置離心葉輪組成，與誘導(dǎo)輪相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是軸向尺寸小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且不存在誘導(dǎo)輪與主葉輪配合不好，而導(dǎo)致效率下降的問題。其優(yōu)點(diǎn)是汽泡保護(hù)了葉片，避免汽蝕并在葉片后部潰滅，因而不損壞葉片。第五章思考題1． 如何繪制管路特性曲線？答：由泵的管路特性曲線方程可知，當(dāng)流量發(fā)生變化時(shí)，裝置揚(yáng)程也隨之發(fā)生變化。裝置揚(yáng)程：管路系統(tǒng)所消耗的能量，隨流量的增加，揚(yáng)程增加，曲線上升。？并聯(lián)后流量和揚(yáng)程（或全壓）如何變化？并聯(lián)后為什么揚(yáng)程會(huì)有所增加？答：（1）泵與風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作的目的是保證揚(yáng)程相同時(shí)增加流量。2． 泵與風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作的目的是什么？串聯(lián)后流量和揚(yáng)程（或全壓）如何變化？串聯(lián)后為什么流量會(huì)有所增加？答：（1）泵與風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作的目的是提高揚(yáng)程。因此單憑泵或風(fēng)機(jī)最高效率值來衡量其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性高低是不恰當(dāng)?shù)摹? 節(jié)流調(diào)節(jié)：原理是在管路中裝設(shè)節(jié)流部件，利用改變閥門開度，使管路的局部阻力發(fā)生變化，來達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。②入口端節(jié)流：既改變管路特性曲線，也改變風(fēng)機(jī)本身的性能曲線。只適用于風(fēng)機(jī)。只適用于泵。 變頻調(diào)節(jié)：通過改變電源頻率來調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而改變泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線，從而改變它們的工作點(diǎn)。因此，對(duì)于不同的泵應(yīng)采用不同的切割或加長(zhǎng)方式。在密封環(huán)(直徑處)以上，由于葉輪左右兩側(cè)腔室中的壓力均為，方向相反而相互抵消，但在密封環(huán)以下，左側(cè)壓力為，右側(cè)壓力為，且戶，產(chǎn)生壓力差。在泵正常工作時(shí)，反沖力與軸向力相比數(shù)值很小，可以忽略不計(jì)。總的軸向力F為 在這三部分軸向力中，是主要的。在小于設(shè)計(jì)流量時(shí)，壓水室內(nèi)液體流動(dòng)的速度減小，但是，液體流出葉輪時(shí)的速度卻由增加到，如左圖所示。由于這種壓力分布不均勻在葉輪上產(chǎn)生一個(gè)集中的徑向力，其方向?yàn)樽愿羯嚅_始沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)90176。的方向，即指向隔舌的方向。的位置，如左圖所