《过程流体机械第二版》思考题答案 - 完整版(3)

☆思考题4.5 试写出泵汽蚀基本方程式。如何根据该方程式判断泵是否发生汽蚀及严重汽蚀？

汽蚀基本方程式（发生汽蚀判别式）NPSHa＝NPSHr，即

pS＋cS2―pV＝λ

2g1

c202g＋λ

2

w202g （4-19）

??汽蚀条件：＝泵开始发生，＜严重汽蚀。

☆思考题4.6 提高离心泵抗汽蚀性能应采取哪些措施？试举例说明之。

根据汽蚀安全条件（4-17）、（4-18）式

NPSHa＝pA―pV―ΔHA-S―Hg＞λ

?1

c202g＋λ

2

w202g＝NPSHr ?抗汽蚀措施：

①．三方面措施：NPSHa↑、NPSHr↓、改进叶轮材料；②．pA↑：吸液罐增压↑、叶轮入口诱导轮（叶轮前增压）；③．pV↓：降温t↓（pV＝f(t)）、吸液罐冷却（夏季轻油品输送）；④．ΔHA-S↓：改善吸入特性，阻力损失↓；流量qV↓、转速n↓、管径d↑、管长l↓、阀门弯头管件数量↓、局部阻力损失↓，阀门开度↑；⑤．Hg↓：泵安装位置ZS↓、吸液罐位置ZA↑（灌注头）；⑥．λ

1

、λ2↓：改进叶轮入口（图4-9，阻力损失↓，流线型，缓慢绕流），微正冲角（i＝β1A―β1）；

⑦．c0、w0↓：叶轮入口D0↑、轮毂直径dh↓、叶轮入口宽度b1↑、双吸叶轮；⑧．叶轮材料：强度↑、硬度↑、韧性↑、化学稳定性↑、表面光洁度↑，抗腐蚀、抗疲劳、抗剥落；不锈钢2Cr13、稀土合金铸铁、高镍铬NiCr合金、铝铁AlFe青铜9-4等。

☆思考题4.7 示意画出离心泵的特性曲线，并说明每种特性曲线各有什么用途？

运行特性（四条）

特性 1 2 3 4 ☆思考题4.8 如何判别泵运行工况的稳定性？在什么条件下泵工作不稳定？是否绝不允许泵在不

稳定工况下工作？

判别不稳定工况：（4-24）式，特性斜率（管特性＞泵特性）；条件：驼峰泵特性左段＋管路静扬程变化（液面、蓄能）；允许：特殊情况（石化应用较少，离心压缩机决不允许喘振），防水击、振动和倒流，选泵非驼峰特性。

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曲线 形状 ↘ ↗ ↗↘ ↗ 用途 选型操作 启动运行选驱动机 工作范围经济性 判断汽蚀工况 类型 平缓、陡降、驼峰 平缓、陡峭 (离心泵关阀、轴流泵开阀) 峰值ηmax扬程 功率 效率 吸入 特性 H―qV N―qV η―qV NPSHr―qV (±7%ηmax高效工作范围) 缓升[NPSHr]―qV 缓降[Hs]―qV Hsmax―qV ↘ ☆思考题4.9 改变泵的运行工况，可采取哪些调节措施？哪种调节措施比较好？

离心泵运行调节方法：①．变泵特性；②．变装置（管路）特性；③．同时改变泵和管特性。

调节方法 变转速 切割叶轮外径 变导叶片角度 变叶轮端间隙 泵串联并联 阀门节流 液位调节 旁路分流 ☆思考题4.10 启动离心泵应如何操作才是正确安全的？

离心泵正确安全操作：执行操作规范、安全制度，岗位培训等；认为盘车、关阀重要。

☆思考题4.11 两泵流动相似，应具备哪些条件？

泵流动相似条件：几何相似、进口速度△相似（运动相似）；相似工况：满足相似条件，相似工况点运行，应用相似定律。

☆思考题4.12 试写出泵的相似定律表达式和叶轮切割定律表达式，并说明它们的用途。 比例定律（尺寸、液体相同，转速不同）

?n?，H??n??qV????qVnH?n?2变特性 原理 平移泵特性 切割定律 预旋调节 泄漏调节 设备联合 节流增阻 主要特点 节能 系列产品 节能 简便 满足 工艺要求 简便 节能 简便 主要问题 调速驱动机 切割范围 机构复杂 流量损失 设计匹配 能量损失 装置复杂 损失浪费 经济性 应用 最好 较差 差 常用 泵 较好 不常用 并联较好 设计串联较差 要求 差 较好 差 常用 特殊情况 备用 管 平移管特性 平缓管特性 n??，????（4-31,32,33,相似条件） ，N?????N?n?3式中：λl为尺寸比例系数（模型缩放比）。 叶轮切割定律（相似定律简化特例）

问题：现场需要同类型泵系列流量范围（小范围），无变速条件，变尺寸（成套叶轮）成本↑；简单方法：切割叶轮外径（同叶轮不同外径D2）。

?D?2qV?qVD2D????D??，H????2?，N??2?，????（4-37,38,39,表4-4） H?D??2?N?D??2?23

☆思考题4.13 何谓泵的比转数？比转数有何用途？ 比转数ns： ns ＝3.65 n HqV3/4 （4-35）

相似判别数（几何相似泵工况相似），判别叶轮出口相似工况；

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用途：分类（结构、性能）、模化设计、系列型谱、选择使用； 比转数ns＝30→1000 泵类型 叶轮形状 叶片形状 性能曲线 性能曲线H―qV 性能曲线N―qV 性能曲线η―qV

☆思考题4.14 何谓泵的高效工作区？并画出它的示意图。 高效工作区（范围）

高效―切割（变速）范围组成的四边形H―qV工作区（图4-16◇ABCD）；

左右范围：（图4-16AD、BC），相似（等效率η）抛物线（相似工况点轨迹），上下范围：（图4-16AB、DC），允许切割（变速）特性曲线。

Δη＝1??＝5～8％

?max30～80 低ns离心泵 80～150 中ns离心泵 150～300 高ns离心泵 300～500 500～1000 混流泵 轴流泵 瘦高→矮胖， 叶轮外径D2/进口直径D0≈3.0→1.0(轴流叶轮) 柱形→入口扭曲出口柱形→扭曲→轴流翼形（叶型） 表4-3中图示 平缓→陡峭→↘↗↘ 缓↗→平缓→平缓转↘ 平坦→较平坦→急↗↘，有ηmax

☆思考题4.15 有哪些其他类型的泵？试任例举一种类型泵的工作原理和用途。

轴流泵、旋涡泵、杂质泵、往复活塞泵、螺杆泵、滑片泵、齿轮泵等。

☆思考题4.16 轴流泵有何特点？试述轴流泵的工作特性，并说明为何启动轴流泵前要使出口管道

的阀门全开？

结构：轴流叶轮（叶片固定、半调节、全调节）、导叶、吸入排出管（排出弯管）、机壳等；立式、卧式、斜式；（叶轮外径D2达3～4m）；原理：动力型叶片式。欧拉方程（同轴流压缩机）；特性：H―qV，马鞍形凹下工作区（叶片翼型表面脱流与二次回流损失↑的qV范围）；N―qV，下降↘形（开阀启动，启动轴流泵前全开出口管道阀门）；η―qV，高效工作范围↓；H―qV，综合特性曲线（图4-21，含等效率、等功率特性）。

☆思考题4.17 选用泵应遵循哪些原则？

主要3方面：工艺要求（流体、参数）、经济性能（效率、吸入）、应用性能（特殊、使用）；原则：①．流体性质：清水、粘液、含杂质；②．额定（设计）参数：流量q*（裕量10～15％）、V扬程H（裕量5～10％），裕量过大效率↓、裕量过小不满足工艺要求；③．经济性能：节能高效；④．吸入性能：防止汽蚀（汽蚀余量NPSHr，泵前装置NPSHa、吸上真空度HSmax、泵安装高度Hgmax）；

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*⑤．特殊性能：防燃、爆、毒、腐、漏，含气、液化气、热油、药液，冷却、消毒措施等；⑥．使用性能：结构简单、维修方便、体积重量↓、价格↓；⑦．综合优选：多种规格泵优选，综合性能→效率→可靠性→价格。

☆思考题4.18 简述选用泵的选型步骤。 泵的选用步骤

原始数据：介质、参数（扬程H、流量qV）、泵前后设备（装置）等；选择计算：合理裕量、运行工况（参数）、工作范围（高效工作区）、选泵参数等；对比选型：选泵要求→若干型式→比较性能→确定型号；校核验证：工况参数（工况点）、高效工作区、扬程和流量校核（裕量）、吸入性能（汽蚀裕量）校核等。

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