第二章流体输送机械答案.docx

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1、第二章流体输送机械离心泵特性【 2-1 】某离心泵用 15 的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h，泵出口压力表读数为 350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及 310 mm ，试求泵的扬程。解 水在 15时995.7kg / m3 ，流量 qV540 m3/ h压力表 pM350kPa，p30kPa（表压）真空表V压力表与真空表测压点垂直距离h00.35m管径 d10.35m， d20.31m流速u1qV540 / 36001.56 m / s224 d14(0.35)2211 560

2、 351 9921d.uu2.0 31. m / sd.扬程h0pMpVu22u12g2g0 35350103(301031 9921 5629 81)(.)( . ).995 729 81.0.3538.90.07839 .3m水柱【 2-2 】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3 的水溶液，其他性质可视为与水相同。若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：(1)泵的压头（扬程）有无变化；(2) 若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3) 泵的轴功率有无变化。解 (1) 液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。（见教材）(2) 液体密度增大，则出口

3、压力表读数将增大。(3) 液体密度增大，则轴功率PqVgH 将增大。【 2-3 】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h，扬程为 20m(H 2O) 。试求： (1) 泵的有效功率，水的密度为1000kg/m3 ; (2) 若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？解 (1) 已知 qV18320 m 水柱，3m / h, H1000 kg/ m有效功率1810009.8120981PeqVgHW3600(2)转速n11450r/ min 时流量 qV 118m3 h ，扬程 H 120m H2O柱转速n21250 r / m i n流量q

4、V 2qV 1n21812503/ h15.5m11450n22扬程n21250柱H 2H 12014.9m H On114502管路特性曲线、工作点、等效率方程【 2-4 】用离心泵将水由敞口低位槽送往密闭高位槽，高位槽中的气相表压为98.1kPa，两槽液位相差4m 且维持恒定。已知输送管路为45mm 2.5mm ，在泵出口阀门全开的情况下，整个输送系统的总长为20m（包括所有局部阻力的当量长度），设流动进入阻力平方区，摩擦系数为0.02。在输送范围内该离心泵的特性方程为H286 105 qV2 （ qV 的单位为m3/s，H 的单位为m）。水的密度可取为1000kg/m 3。试求：（ 1）

5、离心泵的工作点； （ 2）若在阀门开度及管路其他条件不变的情况下，而改为输送密度为1200 kg/m 3 的碱液，则离心泵的工作点有何变化？解（ 1）管路特性方程HH0kq 2V其中H 0zp498.1103=14g1039.81k8lle0.0282 052g d5253.23 103.149.81 0.04故管路特性方程H143.23105 q 2V离心泵特性方程H286105 qV2两式联立286105 qV2143.23 105 qV2得工作点下的流量与压头qV3.8910 3 m3 / s ， H18.92m（ 2）当改送密度为1200 kg/m 3 的碱液时，泵特性方程不变，此时管

6、路特性方程p3H 0 z498.110 12.3 g12009.81流动进入阻力平方区，且阀门开度不变，则k 不变。因此管路特性方程变为H12.33.23105 qV 2将该方程与泵特性方程联立28 6 105 q 212.3 3.23 105 q2VV得新工作点下流量及压头qV 4.1210 3 m3/ s ， H 17.78m【 2-5 】在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一敞口高位槽，如习题2-5 附图所示。已知高位槽液面比贮水池液面高出10m ，管内径为75mm ，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400m 。流体流动处于阻力平方区，摩擦系数为0.03

7、。流体流经换热器的局部阻力系数为32 。离心 泵 在 转 速 n2900r / m i n时的 HqV特性曲线数据见下表。习题 2-5a附图qV/ m3 s 100.0010.0020.0030.0040.005 0.006 0.0070.008H / m2625.524.5232118.515.5128.5试求： (1)管路特性方程；(2) 工作点的流量与扬程；(3) 若采用改变转速的方法，使第(2)问求得的工作点流量调节到3.5103 m3 s ，应将转速调节到多少？（参看例2-3 ）。解已知d0. 075,l le400 ,0. 03,32mm(1)管路特性方程HH 02kqVH 0Zp

8、10010mH 2Ogk8ll e254gdd28.810.0340053245.021059(0.075)(0.075)H105.021052qV(2)工作点的流量与扬程管路特性曲线的qV 与 H 计算值如下qV / m3s 100.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.008H / m1010.51214.51822.62834.642.1工作点流量qVA3/ s ，扬程 H A19.8 mH2 O0.0045 m(3)将工作点流量从qVA0.0045m3 / s 调节到qVC0.0035m3 / s ，泵的转速应由 2900 r / min 调节到多少？将

9、 qVC0.0035 m3/ s 代入管路特性方程，求得H C105 021050.0035216.1m2O.()H等效率方程H2K Vq系数KH C16.11 311060 0035 22().qV C.得等效率方程H 1.31106 qV2等效率方程的计算值如下qV m3s 100.0010.0020.0030.0040.0045H / m01.315.2411.82126.5从 n2900r / min的泵特性曲线与等效率曲线的交点D ，得到qVD0 004321m H 2O.m / s, H D习题 2-5b 附图流量为 qVC0.0035m3 / s 时的转速为nCqVC29000.

10、00352538r / minnD0.004qVDnDnC 1002900253810012 5nD2900. %转速变化小于20% ，效率基本不变。离心泵的并联及串联【 2-6 】若习题 2-5 第 2 问改为两台泵并联操作，管路特性曲线不变，试求泵工作点的流量与扬程。解 习题 2-6 附图中点 A 为工作点流量 qVm3/s ，扬程H 23.7m水柱0.0053习题2-6 附图习题 2-7附图【 2-7 】若习题 2-4 第 2 问改为两台泵串联操作，管路特性曲线不变，试求工作点的流量与扬程。解 习题 2-7 附图中点 A 为工作点，流量qV0.0061 3/s，扬程 H30.02 m 水

11、柱m离心泵的安装高度【 2-8】用型号为IS6550 125 的离心泵，将敞口水槽中的水送出，吸入管路的压头损失为 4m，当地环境大气的绝对压力为98kPa 。试求： (1) 水温 20时泵的安装高度，(2) 水温 80时泵的安装高度。解 已知环境大气压力p0 98 kPa （绝压）吸入管H f 4m( H 2O) ，查得泵的汽蚀余量h=2m(1) 20 的水，饱和蒸气压pV23.38kPa ，密度998.2kg / m3最大允许安装高度为p0pVhH f(9823.38) 103.62mH g允许 =g2 4 1998.2 9.81输送 20 水时，泵的安装高度H g1.62 m(2) 80

12、 的水，饱和蒸气压pV47.38kPa ，密度./m3971 8kg最大允许安装高度为p0pV(98 47 38103H允许=h.)2 40.69mH f971 89 81gg.输送 80 水时，泵的安装高度H g0.69m【 2-9 】 用离心泵将密闭容器中的有机液体送出，容器内液面上方的绝压为85kPa。在操作温度下液体的密度为850kg/m 3，饱和蒸汽压为72.12kPa。吸入管路的压头损失为 1.5m，所选泵的允许汽蚀余量为3.0m 。现拟将泵安装在液面以下2.5m 处，问该泵能否正常操作？解 泵的最大允许安装高度H g 允许 =p0pVhH f(8572.12)103.0 1.52

13、.96mg85039.81而实际安装高度Hg 实 2.5mH g 允 ，说明此泵安装不当，泵不能正常操作，会发生汽蚀现象。为保证泵的正常操作，泵应至少安装在液面下方3.5m或更低。【 2-10 】用离心泵输送80热水，今提出如下两种方案（见习题2-10附图）。若两方案的管路长度（包括局部阻力的当量长度）相同，离心泵的汽蚀余量h2m 。试问这两种流程方案是否能完成输送任务？为什么？环境大气压力为101 . 33kPa 。习题2-10 附图解水在 80时饱和蒸气压pV47.38kPa ，密度971.8kg / m3 ，汽蚀余量h 2m ，大气压力p0101. 33kPa最大允许安装高度为p0pV1

14、013347 38103hH f( .)2H f 3.66H fH允许=gg971.8 9.81第 (2) 方案的安装高度H g7m ，大于 H g允许 ，不能完成输送任务。第 (1) 方案的安装高度H g1m若1 3.66H f 则H f4. 66m水柱时可以用。离心泵的选用【 2-11 】用离心泵从江中取水送入贮水池内，池中水面高出江面20m ，管路长度（包括局部阻力的当量长度）为45m 。水温为20 ，管壁相对粗糙度=0.001d。要求输水量为2025m3/ h 。 (1) 试选择适当管径；(2) 试选择一台离心泵。解20水的998.2kg / m3 ,1 004.10 3 Pasl l

15、e45m,=0.001d最大流量q25 m3 / hV(1) 管径 d从教材表1-3中选管路中水的流速u2.5 m sdqV25/36000 059559 5.m. mm4 u42 5.选公称直径65mm 的低压流体输送用焊接钢管管径为 75.5mm3.75mm ，内径 d75.53.75 268mm最后计算流速qV25 /36001.91m / su2(0 0682d4.)4此流速在表1-4中的 1. 53. 0m/ s 范围内(2) 选离心泵扬程HZpu2H fg2gp0 u20Z20m,0 0681 91998 21 295Redu.10 3.101 004.查得0.0218l l e

16、u245(1.91)2H fd2002180 06829 812.68 mg.扬程H202.6822.68m有效功率eVgH25998.2 9.81 22.6815401.54kWPq3600W设泵的效率=0. 65P1 5 4轴功率e.P=2 3 70 6 5.k W.选用离心泵IS6550 160其 流 量 范 围 为 1530 m3 / h ， 扬 程 范 围 为 3530m ， 转 速 为 2900r / m i n， 轴 功 率 为2.653.71kW ，汽蚀余量h22. 5m 。【 2-12 】有一台离心泵的额定流量为16.8m 3 /h，扬程为 18m 。试问此泵是否能将密度为1

17、060kg/m 3 ，流量为250L/min的液体， 从敞口贮槽向上输送到表压为30kPa 的设备中？敞口贮槽与高位设备的液位垂直距离为8.5m 。管路的管径为75.5mm3.75mm ，管长为 124m（包括直管长度与所有管件的当量长度），摩擦系数为0.03 。流量 qV250L / min2503/ h解60 15m1000流速qV15 / 36001.15m / su22d0 0684( .)4pll eu2压头HZgd2g301031241 1528 50 03(. )15 1液柱10609 8129 81.0 068. m.流量与压头都略小于额定值，该泵可以用。往复泵【 2-13 】

18、有一台双动往复泵，其活塞的行程为300mm ，活塞直径为180mm ，活塞杆直径为 50mm 。若活塞每分钟往复55 次，其理论流量为若干？又实验测得此泵在26.5min 内能使一直径为3m 的圆形贮槽的水位上升2.6m ，试求泵的容积效率（即实际流量/ 理论流量） 。解活塞行程S300mm03m，活塞直径D0.18 m ，活塞截面积AD 220. 1844活塞杆直径d005m ，活塞杆截面积ad2(0 05)244活塞往复频率n5 5 1m i n理论流量223qV理(2A)Sn(2018005 ) 03 550.807/ mina44m实际流量qV实322.6106933/m i n426

19、 5m.容积效率q 实/ q理0.693/0. 807.08 5 9VV气体输送机械【 2-14 】有一台离心式通风机进行性能实验，测得的数据如下：空气温度为20，风机出口的表压为230Pa ，入口的真空度为150Pa ，送风量为 3900m3 / h 。吸入管与排出管的内径分别为 300mm 及 250mm ，风机转速为1450r / min ，所需轴功率为0.81kW 。试求风机的全风压、静风压及全风压效率。解 已知风量 qV 3900 m3/ h，吸入管内径d1 0.3m ，排出管内径d20.25m吸入管风速qV3900 / 360015 .3m / su122d1(0.3)4420 3

20、2排出管风速115 322u2u1d.d2.0 25m / s.t 20 ， p101.325kPa 下，空气密度=1.205 kg / m3212 0 512531进口动压pd1u.(.)14122Pa212 0 52u2(2 2出口动压pd2.)29222Pa进口静压ps1150Pa ，出口静压ps2 230Pa全风压t(s2d 2 ) （s1d1） 230292150 140 532ppPpPPa静风压ps t p t25 3 22 9 22 4 0p dP a已知轴功率P0. 8 1k W8 1W0t V5323900有效功率Pep q57636003600W全风压效率Pe5760.7

21、11P 810【 2-15 】 仓 库 里 有 一 台 离 心 式 通 风 机 ， 其 铭 牌 上 的 流 量 为 1.27 103 m3 / h ， 全 风 压 为1.569kPa 。现想用它输送密度为1.0kg / m3 的气体， 气体流量为1.27 10 3 m3 / h ，全风压为 1.3kPa 。试问该风机是否能用？解 通风机铭牌上的风量与全风压是在标定条件(20 ， 101.325kPa) 下用空气测定的，标定条件下空气的密度为1.2kg / m3 。现在把气体在操作条件下的流量1.27103 m3 / h 及全风压1.3kPa 换算为标定条件下的风量 qV 0 及全风压 pt 0 。1 27103