泵与风机第四版课后习题答案

1 / 8 4-1 输送20清水的离心泵，在转速为1450r/min时，总扬程为25.8m, qv=170m 3/h, P=15.7kW, v=0.92, m=0.90,求泵的流动效率h 。 4-1 解： 76. 0 7.15 1000/8.253600/17081.91000 P Hgq P P ve hvm 92.0 92.090.0 76.0 vm h 4-2 离心风机叶轮外径D2=460mm, 转速n=1450r/min, 流量qv=5.1m 3/s, 1u=0,2u =u2,(1+P)=1.176,流动效率h=0.90,气体密度 =1.2kg/ m 3。试求风机的全压及有效功率。 4-2，解： pT= (u2v2u-u1 v1u) v1u=0 pT= u2v2u=1.2 60 46.01450 60 46.01450 =1462.1（Pa） 根据斯托道拉公式： P K 1 1 ， 855.0 17.1 1 K p= K h pT=0.855 0.901462.1=1124.7（Pa） Pe=pqv/1000=1124.75.1/1000=5.74 (kw) 4-3 离心风机n=2900r/min ，流量 qv=12800 m 3/h，全压 p=2630Pa，全压效率 =0.86， 求风机轴功率P为多少。 4-3 P= Pe=0.86pqv/1000=0.862630 12800/3600/1000=8.04 (kw) 4-4 离心泵转速为480r/min ，扬程为136m，流量qv=5.7m 3/s,轴功率 P=9860kW。设容 积效率、机械效率均为92%， =1000kg/m 3，求流动效率。 4-4 解： 77.0 9860 1000/1367.581. 91000 P Hgq P P ve 91.0 92.092.0 77. 0 vm h 4-5 若水泵流量qv=25L/s,泵出口出压力表读数为320kPa，入口处真空表读数为40kPa， 吸入管路直径d=100cm,出水管直径为75cm，电动机功率表读数为12.6kW，电动机效率为 0.90，传动效率为0.97。试求泵的轴功率、有效功率及泵的总效率。 4-5，解： 有效功率 Pe= g qv H w Z g vv g pp HhZ 2 12 2 1 2 212 2 / 8 w vv mB g d q d q g pp Hh0 2 44 2 2 1 2 2 2 00 2 4 1 025.0 4 75.0 025.0 9810 40000320000 2 2 2 2 g H =36.69+ 6.19 001.00032. 0 =36.69m Pe= g qv H/1000=98100.02536.69/1000=9.0(kw) 轴功率： P=电机输入功率Pg gd=12.60.900.97=11.0(kw) 泵的总效率： %82.81%100 0.11 0. 9 %100 p Pe 4-6 离心风机转速n=1450r/min ， 流量 qv=1.5m 3/min ， 风机的全压 p=1.2kPa， =1.2kg/m 3。 今用它输送密度=0.9kg/m 3 的烟气，风压不变，则它的转速应为多少？实际流量为若干？ 4-6，解： 1.转速 n2 （1）求出转速不变，仅密度变化后，风压的变化值。 根据相似定律，在转速不变时（同为1450r/min 时） ，p1/p 2=1/2 因此，假定转速不变，只是气体密度发生变化（变为 2=0.9kg/m 3） ，则风压为： p2=p12/1=1.210 30.9/1.2=900（ Pa） （2）同一台风机，其它条件不变，仅仅转速变化，符合相似定律： p1/p2=（n1/n2） 2 n2=n1 21/ p p =14509.0/2.1=1674（r/min ） 2.流量 根据相似定律：q1/q2=n1/n2 q2= q1n2/n1=1.51674/1450=17.32（m 3/min ） 4-7 有一只可把15冷空气加热到170热空气的空气预热器，当它的流量qm=2.957 10 3kg/h 时，预热器及管道系统的全部阻力损失为 150Pa，如果在该系统中装一只离心风 机，问从节能的角度考虑，是把它装在预热器前，还是预热器后（设风机效率=70%） 4-7 解： 计算：装在预热器前消耗的功率Pe1 Pe1=pqv/1000 装在预热器前时（t=15） ，输送同样质量流量（qm=2.957103kg/h）的气体，体积流 量为： （查的 t=15时的气体密度为1=1.226kg/m 3） qv1=qm/1=2.95710 3/1.226=2.412103（m3/h）=0.67 m3/s Pe1=pqv=1500.67=100.5（W） 消耗轴功率P= Pe1/=100.5/0.7=143.6（W） 3 / 8 计算：装在预热器后消耗的功率Pe2 （查的 t=170时的气体密度为1=0.797kg/m 3） qv1=qm/1=2.95710 3 /0.797=3.71010 3（m3/h）=1.03 m3/s Pe1=pqv=1501.03=154.6（W） 消耗轴功率P2= Pe2/=154.6/0.7=220.9（W） 对比得出装在预热器前面消耗功率小，节能。 4-8 某系统中离心风机可在以下两种工况下工作：一种qv=20km 3/h, p=1700Pa,P=60kW； 另一种 qv=100km 3/h, p=980Pa,P=65kW。问在那种工况下工作经济？ 4-8 解： 同一种风机，在不同工况下工作时，比较那种经济，既是比较拿个工况效率高。 第一种工况 %74.15%100 1060 17003600/1020 %100 3 3 11 1 1 P pq P P ve 第二种工况 %88.41%100 1065 9803600/10100 %100 3 3 12 2 2 P pq P P ve 所以，第二种工况经济 4-9 单级离心泵， 性能参数n=1420r/min ，qv=73.5L/s,H=14.7m,P=15.3kW。现若改用转速 为 2900r/min 的电动机驱动，工况仍保持相似，则其各参数值将为多少？ 4-9 解： 因为各工况保持相似，所以满足相似定律： 即：流量： 2 1 2 1 n n q q 1.150 1420 29005.73 1 21 2 n nq q （L/s） 扬程： 2 2 1 2 1 n n H H 31.61 1420 2900 7.14 2 2 1 2 12 n n HH （m） 功率： 3 2 1 2 1 n n P P 3.130 1420 2900 3.15 3 3 1 2 12 n n PP （kW） 4-10 有台离心风机在转速为n=1000r/min 时，能输送0.3m 3/min 空气（ =1.2kg/m3）, 全压 p=600Pa。今用它来输送燃气（=1.0kg/m 3） ，在相同转速时，产生的流量不变，但全 压却降为 500Pa。试证之。 4-10,解： 证明一：流体流量不变 根据相似定律， 在转速不变时， 风机输出流量与所输送的流体密度无关，所以流量不变； 证明二：风压变化 4 / 8 根据相似定律，在转速不变时p1/p2=1/2 p2=p12/1=6001.0/1.2=500（Pa） 证毕。 4-11 413.2(473)型离心通风机转速n=1450r/min ，叶轮外径D2=1200mm 时，全压 p=4609Pa，流量 qv=71 100m 3/h, 轴功率 P=99.8kW，空气密度 =1.2kg/m 3。若风机的转速和 直径都不变，但改为输送200的锅炉烟气，大气压力Pamb=1.01310 5Pa，试计算密度变化 后的风机全压，流量和轴功率。 4-11,解：因为转速和直径都不变，只是密度发生变化， 在一个大气压条件下，200烟气密度为：0.6162 kg/m 3 q1/q2=1； p1/p2=1/2；P1/P2=1/2 q2=q1=71100m 3/h; p2= p12 /1 =46090.616 /1.2=2367（Pa ） P2=P12 /1=99.80.616/1.2=51.23 （kW） 4-12 叶轮外径D2=600mm的通风机，当叶轮出口处的圆周速度60m/s ，流量为 300m 3/min 。有一与它相似的风机 D2=1200mm，以相同圆周速度运转，求其风量为多少？ 4-12,解： 叶轮外径 D2=600mm，当叶轮出口处的圆周速度 60m/s ，其转速n 为： u2= 60 2 Dn n= min/1910 6.0 606060 2 2 r D u 叶轮外径 D2=1200mm，当叶轮出口处的圆周速度 60m/s，其转速n 为： n= min/955 2 . 1 606060 2 2 r D u 根据相似定律： 1 2 3 1 2 1 2 n n D D q q 1200 1910 955 600 1200 300 3 1 2 3 1 2 12 n n D D qq （m3/min ） 4-13 水泵转速n=2950r/min ，H=128m， 流量 qv=1.23m 3/min 。 为满足该流量拟采用 ns=85 133 的多级泵，试计算要用几级叶轮。 4-13 解： 根据比转速定义： 4/3 65. 3 i H qn n v s 3/4 5. 0 65.3 v s qn n Hi 当 ns=85 时， 69.2 60/23.1295065.3 85 128 3/4 5. 0 i，取整 i=3 5 / 8 当 ns=133 时， 88.4 60/23.1295065.3 133 128 3/4 5 .0 i，取整 i=5 根据计算得：要用35 级离心泵。 4-14 在泵吸水的情况下， 当泵的安装几何高度Hg与吸入管路的阻力损失之和大于 60kPa 时，发现泵刚开始汽蚀。吸入液面压力为101.3kPa，水温为20，试求水泵装置的有效汽 蚀余量为多少？ 4-14，解： 根据有效汽蚀余量定义： ha= p0/g- p/ g -Hg-hw 根据题意： Hg+hw=60103 Pa 20时水的 p=2334 Pa ha= p0/g- p/g -Hg-hw=101.3103/9810-2334/9810-60103/9810 =3.97（m） 4-15 离心水泵在n=1450r/min 下，扬程 H=19.5m，流量 qv=2.6m 3/min 。将该水泵装在地 面抽水，问水面距泵中心线几米时泵发生汽蚀。设吸入液面压力为101.3kPa，水温为 80， 吸入管路阻力损失为10 4Pa。汽蚀比转速 C=850。 4-15,解： 根据汽蚀比转速定义： 4/3 62.5 r v h qn C，可计算出 : 51.2 850 60/6.2145062.562.5 3/4 3/4 C qn h v r （m） 当 rahh 时发生汽蚀，所以： 51.2 a h（ m） （80时水的p=47.36310 3 Pa， =971.8kg/m3） ha= p0/g- p/g -Hg-hw Hg= p0/g- p/g -hw-ha =101.310 3/(971.8 9.81)- 47.363 103/(971.8 9.81)- 104/(971.8 9.81)-2.51 =4.61-2.51 =2.10（m） 4-16 设除氧气内压力为11.7610 4Pa， 饱和水温为 104，吸入管路阻力损失为15kPa， 给水泵必需汽蚀余量NPSHr为 5m，试求给水泵的倒灌高度。 4-16,解： （100时水的 p=101.310 3 Pa，=958.1kg/m3） ha= p0/g- p/g -Hg-hw Hg= p0/g- p/g -hw-ha =11.7610 4/(958.1 9.81)- 101.3103/(958.1 9.81)- 15103/(971.8 9.81)-5 =1.3-5 =-3.7（m） 6 / 8 此时刚好发生汽蚀，为了使给水泵不发生汽蚀，应提供一定的富余量，0.5m Hg=-3.7-0.5=4.1m 4-17 单级双吸式泵的吸入口径d=600m，输送 20的清水， 在 n=970r/min ，qv=0.3m 3/s， H=47m，C=900，吸入管路阻力损失ghw=8000Pa，试求： 吸入液面压力为101.3kPa 时，泵的安装几何高度Hg； 在吸入液面压力为86kPa，水温为40时，泵的安装几何高度Hg。 4-17 因为是双吸式泵，两个吸入口，所以： 4/32 62.5 r v h q n C ，可计算出 : 12.3 900 2 3.0 97062.5 2 62.5 3/43/4 C q n h v r （m） 20时水的p=2334 Pa， =1000kg/m 3 ha= p0/g- p/g -Hg-hw Hg= p0/g- p/g -hw-ha =101.310 3/(1000 9.81)- 2.334103/(10009.81)- 8103/(1000 9.81)-3.12 =9.27-3.12 =6.15（m） 此时刚好发生汽蚀，为了使给水泵不发生汽蚀，应提供一定的富余量，0.5m Hg=6.15-0.5=5.65m 40时水的p=7375 Pa， =992.2kg/m 3 ha= p0/g- p/g -Hg-hw Hg= p0/g- p/g -hw-ha =8610 3/(992.2 9.81)- 7.375103/(992.2 9.81)- 8103/(992.2 9.81)-3.12 =7.26-3.12 =4.14（m） 此时刚好发生汽蚀，为了使给水泵不发生汽蚀，应提供一定的富余量，0.5m Hg=4.14-0.5=3.64m 4-18 一单级离心泵，转速n=1450r/min时，流量qv=2.6m 3/min ，该泵的汽蚀比转速 C=700,。现将这台泵安装在地面上抽水，求吸水距地面多少距离时发生汽蚀。设吸水面压力 为 98kPa，水温 t=80，吸入管路阻力损失为104Pa。 4-18，解： 4/3 62.5 r v h qn C ，可计算出 : 25.3 700 60/6. 2145062.562.5 3/4 3/4 C qn h v r （m） 又已知：（80时水的p=47.363103 Pa，=971.8kg/m 3） Hg= p0/g- p/g -hw-ha =9810 3/(971.8 9.81)- 47.363103/(971.8 9.81)- 10103 /(971.89.81)-3.25 7 / 8 =4.26-3.25 =1.01（m） 此时刚好发生汽蚀 4-19 单级双吸泵吸入口径d=600mm ， 输送 20清水时，qv=0.5m 3/s,n=970r/min ， H=45m， 汽蚀比转速C=950。试求： 在吸入液面压力为大气压力时，泵的允许吸上真空高度HS为多少？ 吸入液面压力为90kPa,输送 45清水时，泵的允许吸上真空高度Hs为多少？ 4-19，解：因为是双吸式泵，两个吸入口，所以： 4/32 62.5 r v h q n C ，可计算出 : 08.4 950 2/5. 097062.5 2 62.5 3/4 3/4 C q n h v r （m） 20时水的p=2334 Pa， =1000kg/m 3 由 ha=（ ps/g+s 2/2g） - p / g 及 HS= （pamb- ps） /g 可得出： HS= （p0- p）/ g+ s 2 /2g-ha 根据已知： 单级双吸泵吸入口径d=600mm，qv=0.5m3/s，可计算出泵入口水流速度 s： s=)/(77. 1 6.0 45. 0 4 22 sm