泵与风机-何川主编-第四版-课后习题+思考题(全7章)答案

风机：pT????u2v2u??u1v1u??

因素：转速n；叶轮外径D2；密度（影响全压）、叶片出口安装角?2a；进口绝对速度角?1。

7． 离心式泵与风机有哪几种叶片形式？各对性能有何影响？为什么离心泵均采用后弯式

叶片？

答：后弯式、径向式、前弯式

后弯式：?2a＜90°时，cot?2a为正值，?2a越小，cot?2a越大，HT?则越小。即随?2a不断减小，HT?亦不断下降。当?2a减小到等于最小角?2a,min时，HT??0。

径向式：?2a=90°时，cot?2a =0，v2u?=u2。HT?u?2。 g2前弯式：?2a＞90°时，cot?2a为负值，?2a越大，cot?2a越小，HT?则越大即随?2a不断增大，HT?亦不断增大。当?2a增加到等于最大角?2a,max时，HT?2u?2。

g2以上分析表明，随叶片出口安装角?2a的增加，流体从叶轮获得的能量越大。因此，前弯式叶片所产生的扬程最大，径向式叶片次之，后弯式叶片最小。

当三种不同的叶片在进、出口流道面积相等，叶片进口几何角相等时，后弯式叶片流道较长，弯曲度较小，且流体在叶轮出口绝对速度小。因此，当流体流经叶轮及转能装置(导叶或蜗壳)时，能量损失小，效率高，噪声低。但后弯式叶片产生的总扬程较低，所以在产生相同的扬程(风压)时，需要较大的叶轮外径或较高的转速。为了高效率的要求，离心泵均采用后弯式叶片，通常?2a为20°～30°。

8. 轴流叶轮进、出口速度三角形如何绘制？w?、??如何确定？有何意义？

答：速度三角形一般只需已知三个条件即可画出，一般求出圆周速度u、轴向速度va、

圆周分速vu即可按比例画出三角形。

轴流式和离心式泵与风机速度三角形相比，具有以下特点：一是流面进、出口处的圆周速度相同；二是流面进、出口的轴向速度也相同，即

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u2=u1=u；v1u=v2u=va

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=arctg 2wu?w1u?w2u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?w2HT=＋ ⑴

2g2g离心式泵与风机的能量方程式是:

222v2?v12u2?u12w12?w2HT?=＋＋ ⑵

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：PT?cy ?tva2cos?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）。

泵与风机（课后习题答案）

第一章

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1-1有一离心式水泵，其叶轮尺寸如下：b1=35mm, b2=19mm, D1=178mm,

D2=381mm, ?1a=18°，?2a=20°。设流体径向流入叶轮，如n=1450r/min，试

画出出口速度三角形，并计算理论流量qV,T和在该流量时的无限多叶片的理论扬程HT?。

解：由题知：流体径向流入叶轮 ∴?1=90° 则：

u1=

?D1n 60=

??178?10?3?145060=13.51 （m/s）

V1=V1m=u1tg?1a=13.51?tg18°=4.39 （m/s）

∵q1V=?D1b1V1m=??0.178?4.39?0.035=0.086 （m3/s） ∴V2m=

q1V0.086==3.78 （m/s） ?D2b2??0.381?0.019u2=

?D2n??381?10?3?145060=

60=28.91 （m/s）

V2u?=u2-V2mctg?2a=28.91-3.78?ctg20°=18.52 （m/s） HT?=

u2V2u?28.91?18.52==54.63 （m） g9.81-2有一离心式水泵，其叶轮外径D2=220mm,转速n=2980r/min，叶片出口安装角?2a=45°，出口处的轴面速度v2m=3.6m/s。设流体径向流入叶轮，试按比例画出出口速度三角形，并计算无限多叶片叶轮的理论扬程HT?，又若环流系数K=0.8，流动效率?h=0.9时，泵的实际扬程H是多少？ 解：u2=

?D2n??0.22?298060=

60=34.3 （m/s）

v2m=5.09 （m/s） 画出出口速度三角形 sin?2a∵V2m=3.6 m/s ?2a=45°∴w2=

V2u?=u2-V2mctg?2a=34.31-3.6?ctg45°=30.71 （m/s）

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∵?1=90°HT?=

u2V2u?34.31?30.71==107.5 (m) g9.8实际扬程H=KHT=K?hHT?=0.8?0.9?107.5=77.41 (m)

1-3有一离心式水泵，叶轮外径D2=360mm，出口过流断面面积A2=0.023m2，叶片出口安装角?2a=30°，流体径向流入叶轮，求转速n=1480r/min，流量

qV,T=86.8L/s时的理论扬程HT。设环流系数K=0.82。

解：流体径向流入叶轮 ?1=90°

u2=

?D2n??0.36?148060qV,T=

60=27.88 （m/s）

83.8?10?3v2m===3.64 （m/s）

0.023Av2u?=u2－v2mctg?2a=27.88－3.64?3=21.58 （m/s） HT?=

u2V2u?27.88?21.58==61.39 （m） g9.8HT=KHT?=0.82?61.39=50.34 （m）

1-4有一叶轮外径为300mm的离心式风机，当转速为2890r/min时。无限多叶片叶轮的理论全压pT?是多少？设叶轮入口气体沿径向流入，叶轮出口的相对速度，设为半径方向。空气密度ρ=1.2kg/m3。 解：气体沿径向流入?1=90°

又叶轮出口相对速度沿半径方向?2a=90°

u2=

?D2n??0.3?298060=

60=46.79（m/s）

由图知u2=V2u?=46.79m/s

∴pT?=?u2V2u?=1.2?46.79?46.79=2626.7（Pa）

1-5有一离心式风机，转速n=1500r/min，叶轮外径D2=600mm，内径D1=480mm，叶片进、出口处空气的相对速度为w1=25m/s及w2=22m/s，它们与相应的圆周速

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