第八节 泵与风机

单项选择题(下列选项中,只有一项符合题意)

1.水泵铭牌上的数值反映的是在设计转速和下列哪种条件下的运行参数值(  )。[2012年真题]

A.最大流量

B.最大扬程

C.最大功率

D.最高效率

【答案】D

【解析】离心泵的主要性能参数包括转速n、流量Q、压头(或称为扬程)H、轴功率N、效率,气蚀余量h。铭牌上所列的数字,是指泵在最高效率下的值,即设计值。

2.同一台水泵,在输送不同密度的液体时,该水泵指标相同的是(   )。[2011年真题]

A.扬程

B.出口压强

C.轴功率

D.有效功率

【答案】A

【解析】同一台泵在抽送不同介质的流体时,所产生的理论扬程值是相同的。但由于抽送介质的密度不同,泵所产生的压力和功率是不同的。

3.两台同型号水泵在外界条件相同的情况下并联工作,并联时每台水泵工况点与单泵单独工作时工况点相比,出水量(  )。[2010年真题]

A.有所增加

B.有所减少

C.相同

D.增加1倍

【答案】B

【解析】离心泵并联工作的流量—扬程曲线如图1所示。曲线是每台泵单独工作时的特性曲线(两台泵的特性曲线重合),是管路特性曲线,根据泵的工作图形,将两泵同一扬程(纵坐标)下的流量(横坐标)相加得到各点的连线就是并联后的特性曲线,单泵工作点3,流量为,曲线的交点为并联后的工作点1,流量,并联后每台泵的工作点2,流量为,显然有,就是说,在同一管路中,两台泵并联后的流量等于两台泵流量之和而小于两台泵单独工作时的流量之和,并联后每台泵的流量小于不并联时每台泵单独工作时的流量。

图1  离心泵并联工作的流量—扬程曲线

4.离心泵组向高位水池供水,在高位水池的水位升高过程中,每台离心水泵的扬程随之提高,流量相应减少,这一变化的原因属于(  )。[2009年真题]

A.管路阻抗系数的变化

B.管路特性曲线的平移

C.水泵特性曲线的改变

D.水泵运行台数的变化

【答案】C

【解析】对于离心式水泵而言,当水泵型号确定后,其消耗功率的大小是与水泵的实际流量成正比的。而水泵的流量会随扬程的增加而减小,因而扬程越高,流量越小,消耗功率也就越小。反之,扬程越低,流量越大,消耗的功率也就越大。水泵特性曲线如图2所示。

图2  水泵特性曲线

5.下面关于泵与风机的叙述,(  )项是正确的。[2009年真题]

A.水泵摩擦损失属于机械损失、容积损失和流动损失

B.当流体以°的方向进入叶轮时,离心泵的无限多叶片的理论扬程

C.泵原动机的输入功率

D.对的前弯式叶片,的增加而线性增加

【答案】D

【解析】A项,泵与风机的能量损失通常其产生原因分为三类,即水力损失、容积损失、机械损失;C项,

。式中,流量的单位均为m3/s;风机全压P的单位均为;BD两项,当进口切向分速度

时,欧拉方程简化为,代入由速度三角形确定的关系,得:

,令,当泵与风机确定后A、B均为常数。性能曲线为:;当取向前、径向和向后三种叶型时取舍不同,即:叶轮为前向叶型时

叶轮为径向叶型时叶轮为后向叶型时。由此得曲线形状如图3。

图3  三种叶型的曲线

6.依据离心式水泵与风机的理论流量与理论扬程的方程式,下列选项中表述正确的是(  )。[2008年真题]

A.理论流量增大,前向叶型的理论扬程减小,后向叶型的理论扬程增大

B.理论流量增大,前向叶型的理论扬程增大,后向叶型的理论扬程减小

C.理论流量增大,前向叶型的理论扬程增大,后向叶型的理论扬程增大

D.理论流量增大,前向叶型的理论扬程减小,后向叶型的理论扬程减小

【答案】B

【解析】当进口切向分速度时,欧拉方程简化为:。代入由速度三角形确定的关系,得:,令,当泵与风机确定后A,B均为常数。性能曲线为:,当取向前叶型时分别有;径向叶型时;后向叶型时。所以扬程与流量的关系曲线具有不同形状的曲线(如图4)。

图4  三种叶型的曲线

7.某单吸单级离心泵,Q=0.0735m3/s,H=14.65m,用电机由皮带拖动,测得n=1420rpm,N=3.3kW;后因改为电机直接联动,n增大为1450rpm,此时泵的工作参数为(  )。[2007年真题]

A.Q=0.0750m3/s,H=15.28m,N=3.50kW

B.Q=0.0766m3/s,H=14.96m,N=3.50kW

C.Q=0.0750m3/s,H=14.96m,N=3.37kW

D.Q=0.0766m3/s,H=15.28m,N=3.44kW

【答案】A

【解析】由相似定律可知,当改变泵或风机的转速时,效率基本不变,但流量、压头和功率变化符合下式:

,即Q==0.0735×=0.0750m3/s,则扬程为:=(1450/1420)2×14.65=15.28m,功率为:N=Nm=(1450/1420)3×3.3=3.514kW。

8.将离心泵的泵壳做成蜗壳状的目的有几个,以下不属于此目的的是(  )。

A.降低液体流速

B.将液体的动能转化为压力能

C.便于加工制造

D.减少泵内摩擦损失

【答案】C

【解析】泵壳做成蜗壳状的原因有三个:通过泵壳,将大部分动能转换为压力能,减少了因液体流速过大而引起的泵内机械能损耗,因此,泵壳起到了机械能转换的作用;泵壳做成蜗壳状,愈接近出口,壳内所接受的液体量愈大,所以通道的截面积必须逐渐增大,泵壳既作为泵的外壳起到汇集液体的作用,同时又是个能量转换装置;减少泵内摩擦损失。

9.下列关于扬程的说法正确的是(  )。

A.水泵提升水的几何高度

B.水泵出口的压强水头

C.单位重量流体所获得的能量

D.以上说法都不正确

【答案】C

【解析】泵的扬程是指单位重力作用下的液体通过泵后获得的能量增加值,用H表示,单位为m。

10.离心式风机的全压为2500Pa,流量为40000m3/h,效率为0.85,则风机的有效功率和轴功率为(  )。

A.37.2kW,43.8kW

B.27.8kW,32.7kW

C.25.5kW,30kW

D.30.6kW,36kW

【答案】B

【解析】有效功率为:。则轴功率为:

11.以下物理量不属于离心泵的性能参数的是(  )。

A.扬程

B.效率

C.轴功率

D.有效功率

【答案】D

【解析】离心泵的主要性能参数包括转速n、压头(或称为扬程)H、流量Q、轴功率N、效率η、气蚀余量△h。液体经过泵后获得的总机械能(即泵的输出功率),称为泵的有效功率,由计算得到Ne=N

12.离心泵铭牌上标明的流量是指(  )。

A.效率最高时的流量

B.泵的最大流量

C.最大扬程时的流量

D.最小扬程时的流量

【答案】A

【解析】离心泵的主要性能参数包括转速n、压头(或称为扬程)H、流量Q、轴功率N、效率η、气蚀余量△h。铭牌上所列的数字,是泵在最高效率下的值,即设计值。

13.与径向叶片、前弯叶片相比,后弯叶片的泵与风机(  )。

A.效率较高

B.扬程较大

C.内部能量损失较大

D.体积较小

【答案】A

【解析】离心泵的理论压头与流量Q呈线性关系,变化率的正负取决于装置角。当<90°时,叶片后弯,由式可知,随Q的增大而减小;当=90°时,叶片为径向,不随Q而变化;当>90°时,叶片前弯,随Q的增大而增大。根据以上分析,似乎设计时应取前弯叶片,因其最大。且中包括静压头的增加和动压头的增加两部分。对于前弯叶片,其动能占的比例最大,泵的效率最低。因而,一般泵的设计都采用后弯叶片(=)。在大型风机中,为了提高效率和降低噪声,也几乎都采用后弯叶片,但对于中小型风机,因效率不是主要考虑因素,为将叶轮和外壳做得较小,大都采用前弯叶片。

14.某单吸离心泵,流量为0.1m3/s,扬程为l6m,转速为3000r/min,为了改变其特性曲线,改转速为3600r/min,那么改装后泵的工作参数为(   )。

A.流量0.144m3/s,扬程27.6m

B.流量0.12m3/s,扬程23m

C.流量0.173m3/s,扬程27.6m

D.流量0.144m3/s,扬程23m

【答案】B

【解析】改装后泵的工作参数为:流量=0.1×=0.12m3/s,扬程

15.下列做法不能改变泵或风机特性曲线的是(  )。

A.改变进口处叶片的角度

B.改变转速

C.切割叶轮改变直径

D.改变阀门开度

【答案】B

【解析】泵或风机的工作点是建立在泵或风机与管路系统能量供需平衡之上的,两者之一发生变化,工作点就会改变。所以,要改变工作点来调节流量,既可以改变管路的特性,也可以改变泵的特性。措施有:调节阀门;改变转速或切割叶轮;串联或并联。阀门开度改变的是管路特性曲线,不是泵或风机的特性曲线。

16.为什么离心泵的叶片都为后弯式的,而不用前弯式的或直的?(  )

A.因为后弯叶片出口处静压能较大

B.因为后弯叶片出口处动能较小,泵内机械能损失较小

C.因为后弯叶片式泵加工制造方便

D.因为后弯叶片式泵体积较小

【答案】B

【解析】对于前弯叶片,其动能占的比例最大,泵的效率最低。因而,一般泵的设计都采用后弯叶片(=)。在大型风机中,为了提高效率和降低噪声,也几乎都采用后弯叶片。

17.离心泵的轴功率(  )。

A.在流量Q=0时最大

B.在扬程H最大时最大

C.在流量Q=0时最小

D.在设计点处最小

【答案】C

【解析】由N-Q曲线的规律可以看出,功率随流量增大而上升,在Q=0处轴功率N最小,故离心泵在启动前应关闭出口阀,使泵在所需功率最小的条件下启动,以减小电动机的启动电流,同时也避免出口管线的水力冲击。

18.离心泵的性能曲线中的H-Q线是在(   )的情况下测定的。

A.效率一定

B.功率一定

C.转速一定

D.管路()一定

【答案】C

【解析】H-Q曲线表示:泵或风机所提供的流量和扬程之间的关系,通常扬程随流量的增大而下降(流量较小时可能有例外)。离心泵的特性曲线均是在某一转速下、用水或某种特定液体测出的,故只适用于该转速下、物性与该液体相近的液体。

19.离心泵的工作点(  )。

A.由泵铭牌上的流量和扬程所决定

B.即泵的最大效率所对应的点

C.由泵的特性曲线所决定

D.是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点

【答案】D

【解析】如图5所示,管路特性曲线与泵(或风机)的特性曲线的交点,称为泵(或风机)的工作点。在工作点处,管路所需的流量、压头恰好等于泵(或风机)对流体所提供的流量、压头。

图5  泵的工作点

20.下列说法正确的是(  )。

A.开大阀门,管路特性曲线会变得更陡

B.泵的工作点是管路特性曲线与泵的特性曲线交点

C.管路特性曲线与管壁粗糙度无关

D.阀门开大或关小,泵的工作点不变

【答案】B

【解析】A项,开大阀门,管路阻抗变小,管路特性曲线(抛物线)变得更平缓;C项,阻抗与管壁粗糙度有关;D项,阀门开度改变,管路特性曲线就会变化,泵的工作点也会改变。

21.离心泵最常用的工况调节方法是(  )。

A.改变吸入管路中阀门的开度

B.改变压出管路中阀门的开度

C.安置回流支路,改变循环量的大小

D.切割离心泵的叶轮

【答案】B

【解析】为调节流量(或风量),即改变工作点,可用两种方法:改变管路特性曲线,方法主要有调节阀门的开度,调节压出管路阀门的开度,从而改变管路特性曲线,这种方法最简单。调节吸入管路阀门的开度,从而改变管路特性曲线,这种方法风机上用。应当注意,离心泵不可用调节吸入管路阀门开度的方法,因为这样易引起气蚀。改变泵或风机的特性曲线,方法有三种,更换泵或风机、泵或风机串联或并联、改变泵或风机的转速或切割叶轮。

22.关于泵的选择,下列说法不正确的是(  )。

A.多台泵并联时,尽可能选用同型号、同性能的设备,互为备用

B.尽量选用大泵

C.选泵时,要查明泵的气蚀余量,确定安装高度与场地条件是否符合

D.实际工程中,要选用小于设计计算得到的最大流量的泵

【答案】D

【解析】A项,由于不同型号的泵或风机串、并联操作时很难同时使两台泵都处在高效区内工作,因此,当需要泵组操作时,通常采用相同型号规格的泵;B项,一般情况下大泵效率高,需尽量选用大泵;C项,在实际工程中,为确保泵能正常运行,通常规定允许气蚀余量(必需气蚀余量)+0.3(m),其值可从泵的样本中查得,于是泵的允许安装高度为。D项,实际工程中,考虑到计算误差及管路泄漏等情况,选用流量和扬程偏大的泵。

23.以下(  )不是离心泵工况的调节方法。

A.改变吸入管路中阀门的开度

B.改变压出管路中阀门的开度

C.两台泵串或并联

D.切割离心泵的叶轮

【答案】A

【解析】为调节流量(或风量),即改变工作点,可用两种方法:改变管路特性曲线,方法主要有调节阀门的开度,调节压出管路阀门的开度,从而改变管路特性曲线,这种方法最简单。调节吸入管路阀门的开度,从而改变管路特性曲线,这种方法风机上常用。应当注意,离心泵不可用调节吸入管路阀门开度的方法,因为这样易引起气蚀。改变泵或风机的特性曲线,方法有三种,更换泵或风机、泵或风机串联或并联、改变泵或风机的转速或切割叶轮。

24.已知某泵在n=2900r/min时的特性方程为H=25.7-7.36×,阀全开时管路特性方程为

=13+2.07×,H、的单位为m,Q的单位为。则阀全开时,泵的输水量为Q=67.3,扬程为22.4。现采用调小泵的转速的方法使流量降到60,则泵的转速应调小到(  )r/min。

A.2900

B.2900

C.2900

D.2749

【答案】D

【解析】新转速下泵的特性方程为:,将Q=60代入管路特性方程,可得=20.45m,此流量、压头必满足上述转速下泵的特性方程,代入上式得=2749r/min。

25.要用泵将水槽中的水送到15m高的常压设备中,最大流量为80。此流量下管路的压头损失为3。试根据下列高效区内的三组流量和扬程数据,选定一个合用的IS型号(  )。

A.IS80-65-125,流量30,50,60,扬程22.5,20,18m

B.IS80-65-160,流量30,50,60,扬程36,32,29m

C.IS100-80-125,流量60,100,120,扬程24,20,16.5m

D.IS100-80-160,流量60,100,120,扬程36,32,28m

【答案】C

【解析】题中已给出最大流量Q=80,加10%的安全量得流量为88。流量Q=80下,流过管路所需的压头计算如下(动压头增量可以忽略):

,加10%的安全量得压头为19.8m。

根据上面的Q=88=19.8m值,应选C项,型号为IS100-80-125的泵,显然在流量为88时泵的扬程略大于管路所需的压头19.8m;只需通过稍微关小一点阀门开度,即可将工作点调到所需值。

26.当离心泵的安装高度超过允许安装高度时,离心泵会发生什么现象?(  )

A.爆炸

B.气缚

C.气蚀

D.无特殊现象发生

【答案】C

【解析】离心泵安装位置与被吸入液体液面的垂直高度,称为安装高度。安装高度过高,有可能导致泵内压力降至被输送液体的饱和蒸汽压,液体将发生沸腾,所生成的蒸汽泡在随液体向外周流动中,又因压力迅速加大而急剧冷凝,使液体以很大速度从周围冲向气泡中心,产生频率很高、瞬时压力很大的冲击,这种现象称为“气蚀”。

27.有一离心泵,吸入口径为600mm,流量为880L/s,允许吸上真空高度为6m,吸入管道阻力为2m,试求其安装高度(  )。

A.大于3.5m

B.小于3.5m

C.小于3m

D.无法确定

【答案】B

【解析】根据题意,流速为:,安装高程为:

28.下述说法不正确的是(  )。

A.安装高度过大,会导致气蚀现象

B.当地大气压越低,输送液体温度越高,越易发生气蚀现象

C.吸入管路越长、越细,弯头越多,越易发生气蚀现象

D.吸入管路若积存空气或漏气,易发生气蚀现象

【答案】D

【解析】为避免发生气蚀,要求泵的安装高度不得超过某一定值。为使允许的安装高度尽可能高些,以避免气蚀,应尽量减小吸入管道的压头损失,如泵的吸入管直径可比压出管直径适当增大;泵的位置应靠近液源以缩短吸入管长度;吸入管应少拐弯;省去不必要的管件;吸入管不装调节阀等。

29.用油泵从密闭容器中送出30℃的丁烷,吸入管路的压头损失估计为1.5m,泵的气蚀余量为3m,经计算可知最大安装高度为2.7m,则实际安装高度应为(   )。

A.-1.5m

B.3m

C.2.7m

D.1.4~1.9m

【答案】D

【解析】允许安装高度=最大安装高度-0.3=2.7-0.3=2.4m,而实际安装高度应比允许值低0.5~1m,故实际安装高度应为1.4~1.9m。