第二章的流体输送机械答案详解.doc

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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乜的水进行性能实验，水的体积流量为540m7h,泵出口压力表 读数为350kPa,泵入口真空表读数为30kPao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15C时Q = 995.7焙/化 流量务=540屛压力表“ =350kPe真空表py =-3QkPa （表压）压力表与真空表测压点垂直距离% = 0.35m管径 4 = 0.35/zb dz = 0.31/?流速坷=卫_ =心叫=1.56/h / s和 35）2曲牆）03叮=1.9汕/$扬程Pg 2gc cu 35

2、0xio3 一(一30x103) (1.99)2 -(1.56)2 995.7x9.812x9.81= 0.354-38.9 + 0.078 = 39.3/?水柱2-2原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/n?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，则出口压力表读数将増大。（3）液体密度Q增大，则轴功率P =色型将增大。n【2-3】某台离心泵

3、在转速为1450r/min时，水的流量为18m7h扬程为20m（FLO） 0试 求：（1）泵的有效功率，水的密度为1000kg/m； （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(2)转速 兔=145(k/min 时流量 qvi = 18n?/ h ,扬程 H. = 20m H2O 柱转速流量t = 18Xi = 15W/，扬程=14.9m 比0 柱管路特性曲线.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，两槽液位相差 4m且维持恒定。已知输送管路为45mmX2.5mm,在泵出口阀门全开的情况下，整个输送系统的总 长为20

4、m （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。在输送范围内 该离心泵的特性方程为/7 = 28-6xlO5 （弘的单位为n）7s, 的单位为m）。水的密度可取为 1000kR/m试求：（1）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;!的碱液，则离心泵的工作点有何变化解 （1）管路待性方程H=Hkqv2其中故管路特性方程H = 14 + 323xl0/两式联立离心泵特性方程H=28-6xlO5%28 - 6x10“ =14 + 3.23x10/得工作点下的流量与压头qv = 389x Is , H = 18.92/

5、?（2）当改送密度为1200 kg/n?的碱液时，泵特性方程不变，此时管路特性方程口 i P 98.1x10=z + 4- = 4 += 12.3PS 1200x9.81流动进入阻力平方区，且阀门开度不变，则不变。因此管路待性方程变为H = 123 + 323xIO、q将该方程与泵特性方程联立28 - 6xl0F=23 + 323xl05g.得新工作点下流量及压头qv =4.12x103/h/5 , H = 17.78w2-5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

6、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。流体流经换热器的局部阻 力系数为=32。离心泵在转速,? = 2900/7 min时的H-q、,特性曲线数据见 下表。qv / mz - $70Him26232112试求：（1）管路待性方程；（2）工作点的流量与扬程；（3）若采用改变转速的方法，使第（2）问求得的工作点流量调节到3.5x107亦/$,应将转速调节到多少（参看例2-3）o解 已知 d = 0075m+ /（ = 400mM=003,g = 32（1）管路特性方程 H = H。皿H =乜 + 岂=10 + 0 = 10必0 Pg斗孚+孕亠X 0.03X二+

7、亠_ =5.02x10?rx981(0.075)5(0.075/=10 + 5.02xl05(2) 工作点的流呈与扬程管路特性曲线的与计算值如下qv /ms $70Him10121828工作点流量qVA = 0.0045屛Is ,扬程Ha = 19.8 m HZO(3) 将工作点流量从血=0.0045屛/$调节到呢=0.0035/,泵的转速应由2900r/min调节到多少将=0.0035屛/s代入管路特性方程，求得=10 + 5.02x10s x(0.0035)2 =16.1 m HZO等效率方程 H = Kq系数 K = 16,1 . = 1.31X106QyC (0.0035)得等效率方程

8、 /=1.31xl06.等效率方程的计算值如下qv/ m3 s10H/rn021从/? = 2900r/niin的泵特性曲线与等效率曲线的交点D,得到qVD = 0.004/r?3 /s.HD = 21 m HZO竽效率曲线管路特性曲线n=2900r/min農心泵符性曲坡00 0020.0040.0060.0080.01习题2-5b附图流量为qvc = 0.0035;? /$时的转速为q.rr0.0035竺=2900 x= 2538r / minqVD0.0042900-25382900x 100 = 12.5%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

9、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 习題2-6附图中点A为工作点流量qv = 0.0053加Is、扬程H = 23.7m水柱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 qv = 0.0061/s / s ,扬程 H = 30.02/n 水柱离心泵的安装高度2-8用型号为IS65-50-125的离心泵，将敞口水槽中的水送出，吸入管路的压头损 失为4加，当地环境大气的绝对压力为98kPa。试求：(1)水温2(TC时泵的安装高度，(2)水温8(TC时泵的安装高度。解已知环境大气压力p0 =9

10、SkPa (绝压)吸入管工/ =4m(HzO),查得泵的汽蚀余量小=乃(1) ZOP的水，饱和蒸气压几=23.38RPd,密度p = 998.2kg/m3最大允许安装高度为H 用詈宀-工比=11-2-4 = 1.62.输送2(FC水时,泵的安装高度Hr 1.62/w(2) 80乜的水，饱和蒸气压几=47.38好么，密度p = 971.8焙/屛最大允许安装高度为H=(9S- 17.38)xlO _2_4=t.69加P8f 971.8x9.81输送80P水时，泵的安装高度H,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35m或更低。【2-10 用离心

11、泵输送8CTC热水，今提出如下两种方案（见习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，离心泵的汽蚀余量丛=2川。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101.33 o习題2-10附图解 水在80X：时饱和蒸气压pv =47.38 密度q = 9718焙/肿，汽蚀余量从=2加，大气压力几=10133a最大允许安装高度为H航沪譽一丛-工巧(101.33 - 47.38)x103971.8x9.81- 2 -ZH =3.66-送巧第（2）方案的安装高度比=叽 大于乞允甘 不能完成输送任务。第（1）方案的安装高度Hv = -lm若-1S3.66-则 4.6

12、6/n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45叽 水温为20C,管壁相对粗糙度-O.OOlo要求输水量为 d2025“,。（1）试选择适当管径；（2）试选择一台离心泵。解 20C 水的 q = 998.2/mz，/= 1.001 xW3Pa s/ + /=45必-=0.001最大流量 =25/r?3 /;(1)管径d从教材表1-3中选管路中水的流速n = 2.5 m/s生=22=00595加=59.5吨徵岭2.5选公称直径65mm的低压流体输送用焊接钢管管径为 75.5nmix3.75mm ,内径 d =

13、75.5-3.75x2 = 68”最后计算流速= /5 7 3600 = 1.91/n /s-d2-x(0.068)244(2)选离心泵扬程此流速在表1-4中的1.5-3.0/K/5范围内Ap AirH =AZ +丄 + + RH,Pg 2g3 = ()/= 0. AZ = 20 mRe = 0.068x1.91x998.21.004 x IO-3=1.29xlO5查得 2 = 0.0218ZH=久1 Zrd 2g= 0-0218X08X2Sl = 2-68扬程 H= 20 + 2.68 = 22.68 m有效功率P q、,pgH - 25 x 998.2x9.81 x 22.68 -1540

14、VV -1.54 kW e v3600设泵的效率77=0.65轴功率p = 5. = Lll= = 2.37 kW“ 0.65选用离心泵IS65-50-160其流量范围为1530”/，扬程范围为35-30/?,转速为2900/7min ,轴功率为 2.65T3.7LUV ,汽蚀余量4? = 225川。2-12有一台离心泵的额定流量为16. 8m7h,扬程为18m。试问此泵是否能将密度为 1060kg/m；!,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85叭 管路的管径为(fi75.5mmx3.75mm ,管长为124m (包括

15、 直管长度与所有管件的当量长度)，.摩擦系数为。?50解 流量 qv = 250L / min =x60 = 15mz I h1000流速1(=15/3600-d2 -x (0.068)-44压头H = S竺xfPS d 2g=1.15m / soc 30xl03 cc。 124(1.15)2 込，立 a=8.5 + 0.03 xx= 15.1/rz 没 柱1060x9.810.068 2x9.81流量与压头都略小于额定值，该泵可以用。往复泵(2-13】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50mm0若活塞每分钟往复55次，其理论流量为若干又实验测得此

16、泵在内能使一直径为 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S=300nun = 03in,活塞直径D = 0.18加，活塞截面积A = -D: =-x(0.18)-44活塞杆直径” = 005n活塞杆截面积r/ = -r/-=-x(0.05):44活塞往复频率 n = 55 1/min理论流量伽=(2A-a)Sn = (2x-xO.18:-x0.052)x0.3x55 = 0.807屛 /min44t实际流量 = x32 x2.6x= 0.693/r? / min426.5容积效率 q =(h，Jq% =0.693/0.807 = 0.859

17、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20r,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1450/7min ,所需轴功率为。试求风机的全风压、靜 风压及全风压效率。解 已知风呈=3900/力，吸入管内径 =0.3/h ,排出管内径dz = 0.25/hqv 3900/3600z吸入管风速排出管风速u. = = 15.3/n / s x(0.3)44z = 20toC, p = 101.325n 下，空气密度 q=1205焙/F进口静压全风压出口动压入

18、=一 150%，出 口靜压pf2 = 230Papt =(5+弘)一(几+ ) = (230 + 292)-(一150 + 140) = 532%靜风压几=p厂 PdZ = 532-292 = 240%已知轴功率 p = O.SLtVV = 810VVP = 081BV=810W有效功率p = ML = 32900 = 576VV”36003600全风压效率P 8102-15】仓库里有一台离心式通风机，其铭牌上的流量为1.27xl03/n3/,全风压为。现 想用它输送密度为l.Okg/m2的气体，气体流量为1.27xl03,n3/?,全风压为。试问该风机是否 能用解 通风机铭牌上的风量与全风压

19、是在标定条件（20七，下用空气测定的，标定条件下 空气的密度为1.2kg/m现在把气体在操作条件下的流量1.27x103/z?/?及全风压换算为标定条件下的凤量。及全风压Pg。击=156如被输送气在标定条件下的风量及全风压都稍低于通风机铭牌上的风量及全风压，该风 机可以使用。2-16有温度为25C.流量为60F/min的空气，从101压缩到5O5S?（均为绝对 压力），绝热指数为，试求空气绝热压缩后的温度，并求等温压缩和绝热压缩所需理论功率， 假设为理想气体。解（1）71=7；= 472K = 199C等温压缩 %=等唯卜p = 1.185 kg!mz,qv = 60w3 /min = 1/n3 /s流量 qm =qvp = 1x1.185 = 1.185 / s功率功率氏=%皿=137.5x1.185 = 163 kW绝热压缩比订=丄兰(7： - 7；) = ldx 竺1x(472-298) = 174.6 U / kg皿17 0.429P(l =H為 = 174.6x1.185 = 207BV