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1、第二章流体输送机械1 用离心油泵将甲地油罐的油品送到乙地油罐。管路情况如本题附图所示。启动泵之前A C两压力表的读数相等。启动离心泵并将出口阀调至某开度时，输油量为39 m/h，此时泵的压头为38 已知输油管内径为 100 mm摩擦系数为；油品密度为 810 kg/m3。试求（1 ）管路特性方程；（2）输油管线的总长度（包括所有局部阻力当量长度）。习题1附图解：（1）管路特性方程1-1 '与2-2 '截面，以水平管轴线为基准面，在两截面之甲、乙两地油罐液面分别取作 间列柏努利方程，得到He K Bq；由于启动离心泵之前r* i=tPA=pC,于疋Z _=0gHeBq2HeH 3
2、8 m为吸入管内水的流速，m/s）。离心泵的安装高度为2.5 m实验是在20 C, kPa的条件下3936002.2gdH2u用离心泵（转速为le和出口压力表的读数分别为2_9.81_0.1_38 m=1960 m0.02 1.3822900 r/min ）进行性能参数测定实验。在某流量下泵入口真空表 泵的轴功60 kPa和220 kPa,两测压口之间垂直距离为率为kW。泵吸入管和排出管内径均为80 mm吸入管中流动阻力可表达为hf,o 13.0uf (U138/(39)2h7m5=x 10-2 h 2/m53He2.5 10 2q；（ qe 的单位为 m/h）（2）输油管线总长度 l丄
3、63;d 2gn一 0 01m/s=1.38 m/s4进行。试计算泵的流量、压头和效率。解：(1)泵的流量由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式(池中水面为基准面)，得到2Pi Ui0 g乙hf,o i将有关数据代入上式并整理，得33.5u；60 102.5 9.8135.481000u13.184 m/s则q (n 0.082 3.184 3600) ni/h=57.61 m 3/h（6° 220）何 0.5 m 29.04m1000 9.81(2) 泵的扬程H 已 H2 ho(3) 泵的效率Hqs g 29.04 57.61 1000 9.81 100%=68% 10
4、00P3600 1000 6.7在指定转速下，泵的性能参数为：q=57.61 m 3/h H=29.04 m F= kWn =68%3对于习题2的实验装置，若分别改变如下参数，试求新操作条件下泵的流量、压头 和轴功率(假如泵的效率保持不变)。(1) 改送密度为1220 kg/m 3的果汁(其他性质与水相近)；(2) 泵的转速降至 2610 r/mi n 。解：由习题 2 求得：q=57.61 m3/hH=29.04 m F= kW(1 )改送果汁 改送果汁后，q, H不变，F随p加大而增加，即1220F F6.7 1.22kW=8.174kW1000(2)降低泵的转速根据比例定律，降低转速后有
5、关参数为26103 h 51.85 ml hq57.6 1m2900H29.042261023.52 mm2900p6.732610kW4.884kW29004.用离心泵(转速为 2900 r/min )将20 C的清水以60 m3/h的流量送至敞口容器。 此流量下吸入管路的压头损失和动压头分别为2.4 m和0.61 m。规定泵入口的真空度不能大于64 kPa。泵的必需气蚀余量为3.5 m试求(1)泵的安装高度(当地大气压为100 kPa);(2)若改送55 C的清水，泵的安装高度是否合适。PaPlg(Hg2u12g64 1031000 9.81Hg 0.61 2.4解：(1)泵的安装高度，得
6、在水池液面和泵入口截面之间列柏努利方程式(水池液面为基准面)H g 3.51m(2)输送55 C清水的允许安装高度55 C清水的密度为 985.7 kg/m 3,饱和蒸汽压为kPa3则Hg 也 也(NPSH) Hf01= (100 15.733) 10(3.5 0.5) 2.4 m=231mg g,985.7 9.81原安装高度(3.51 m )需下降1.5 m才能不发生气蚀现象。5对于习题4的输送任务，若选用3B57型水泵，其操作条件下(55 C清水)的允许吸上真空度为5.3 m，试确定离心泵的安装高度。解：为确保泵的安全运行，应以55 C热水为基准确定安装高度。2U1Hg HS Hf015
7、.3 0.612.42.29m2g泵的安装高度为2.0 m。6.用离心泵将真空精馏塔的釜残液送至常压贮罐。塔底液面上的绝对压力为 kPa(即输送温度下溶液的饱和蒸汽压 )。已知：吸入管路压头损失为 1.46 m泵的必需气蚀余量为 2.3 m,该泵安装在塔内液面下 3.0 m处。试核算该泵能否正常操作。解：泵的允许安装高度为Hg 丛匹 NPSH Hf0 1g g,式中丛pv0g则Hg (2.30.5)1.46m-4.26m泵的允许安装位置应在塔内液面下4.26m处，实际安装高度为-3.0m，故泵在操作时可能发生气蚀现象。为安全运行，离心泵应再下移1.5 m。7 在指定转速下，用 20 C的清水对
8、离心泵进行性能测试，测得qH数据如本题附表所示。习题7附表1q(m 3/mi n)0H/m37在实验范围内，摩擦系数变化不大，管路特性方程为23He 12 80.0qe (qe的单位为 m/min )试确定此管路中的 q、H和P( n =81%)习题7附图解：该题是用作图法确定泵的工 作点。由题给实验数据作出 qH曲线。 同时计算出对应流量下管路所要求的 H,在同一坐标图中作 qeH曲线，如 本题附图所示。两曲线的交点 M即泵在此管路中.3的工作点，由图读得 q=0.455 m/min , H=29.0 m，则Hqs29.0 O.455 10°0 kw= kW102 60 102 0
9、.81习题7 附表2qe / (m 3/min)0H /m注意：在低流量时，qH曲线出现峰值。&用离心泵将水库中的清水送至灌溉渠，两液面维持恒差8.8 m，管内流动在阻力平方区，管路特性方程为He 8.8 5.2 105q2（qe的单位为 ni/s ）单台泵的特性方程为523H 284.2 10 q （q 的单位为 m/s ）试求泵的流量、压头和有效功率。解：联立管路和泵的特性方程便可求泵的工作点对应的q、H,进而计算 R。管路特性方程He 8.8 5.2 105q2泵的特性方程H 28 4.2 105q2、33联立两方程，得到q=x 10 m/sH=19.42 m则Fe Hqs g
10、19.42 4.52 10 3 1000 9.81 W=861 W9. 对于习题8的管路系统，若用两台规格相同的离心泵（单台泵的特性方程与习题8相同）组合操作，试求可能的最大输水量。解：本题旨在比较离心泵的并联和串联的效果。（1）两台泵的并联8.8 5.2 105q228 4.2 105（q）22解得：q=x 10 m/s=19.95 m /h两台泵的串联52528.85.2 10 q 2 （284.210 q ）333解得：q=x 10 m/s=21.2 m /h在本题条件下，两台泵串联可获得较大的输水量21.2 m 3/h。10. 采用一台三效单动往复泵，将敞口贮槽中密度为1200 kg/
11、m 3的粘稠液体送至表压为x 103 kPa的高位槽中，两容器中液面维持恒差8 m,管路系统总压头损失为4 m。已知泵-1的活塞直径为70 mm,冲程为225 mm,往复次数为200 min ，泵的容积效率和总效率分别 为和。试求泵的流量、压头和轴功率。解：（1）往复泵的实际流量q 3 vASq3 0.96 - 0.072 0.225 200 mi/min=0.499 m 3/min4泵的扬程H H泵的轴功率(8但忖1200 9.814) m=149.6 mHqs 149.6 0.499 1200 kw= kW10260 102 0.9111. 用离心通风机将 50 C、kPa的空气通过内径为
12、 600 mm总长105 m （包括所有局 部阻力当量长度）的水平管道送至某表压为1 x 104 Pa的设备中。空气的输送量为x 104 m/h。摩擦系数可取为。 现库房中有一台离心通风机，其性能为：转速1450 min-1 ,风量x 104 ni/h ,风压为x 104 Pa。试核算该风机是否合用。解：将操作条件的风压和风量来换算库存风机是否合用。Ht(P2 P1)hfPm101300 1_1 Pa=106300Pa21.205106300 293kg/m3=1.147 kg/m 3101330 323HtVs Pvn . 2-d Pm41 10415000 10130036001.147m
13、/s=14.40 m/sn0.621063000.0175遁10.62I4凹 Pa=10483 Pa2Ht104832 Pa=10967 Pa1.147库存风机的风量 q=x 104 m/h，风压Hr=x 104 Pa均大于管路要求(qe=x 104 mVh , Hr=10967Pa）,故风机合用。12. 有一台单动往复压缩机， 余隙系数为，气体的入口温度为20 C ,绝热压缩指数为, 要求压缩比为9，试求（1）单级压缩的容积系数和气体的出口温度；（2）两级压缩的容积系数和第一级气体的出口温度； （3）往复压缩机的压缩极限。解：（1）单级压缩的容积系数和气体的出口温度P21 0.069口 10.7718Plk 1p k04T2T1 也 293 91.4 K=P1(2 )两级压缩的容积系数和第一级气体出口温度改为两级压缩后，每级的压缩比为P11923则重复上面计算，得到110.06 31.410.92850.4T1293 314 K=401 K(3)压缩极限1P下匹 10P11P 1.4即0.06-P211P155.71