流体输送机械答案

1、第二章流体输送机械离心泵特性【2-1】某离心泵用15C的水进行性能实验，水的体积流量为540m3/h，泵出口压力表读数为350kPa，泵入口真空表读数为30kPa。假设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995.7kg/m3，流量 qV 540m3 / h压力表Pm 350kPa,真空表g压力表与真空表测压点垂直距离30kPa (表压)ho0.35m管径 d!0.35m, d20.31m流速UiqV4d1540/36001.56m /sU2 u1d1d2扬程Hh。0.350.354 (0.35)21.5

2、60.350311.99 m / s)MpVP350 1032U2(30 103)2U1(1.99)2(1.56)22 9.81【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为995.7 9.8138.9 0.078 39.3m 水柱31400kg/m 的水溶液，其他性质可(1)视为与水相同。假设管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明:泵的压头扬程有无变化；2假设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，那么出口压力表读数将增大。3液体密度增大，那么轴功率 P也型将增大。【2-3】某台离心泵在转速

3、为求：1泵的有效功率，水的密度为的流量与扬程将变为多少？1450r/min 时，水的流量为18m3/h，扬程为 20mH2。试1000kg/m ; 2假设将泵的转速调节到 1250r/min 时，泵1000 kg / m3解(1) qV 18m3 / h, H 20m 水柱,有效功率18Pe qv gH36001000 9.81 20981W 转速 n 1450r/min时流量qV1 18m> h，扬程 Hi 20m HO柱转速n21250r /min流量qV2qV1些18n125015.5 m / h1450扬程h2H12220125014.9m H2O 柱1450管路特性曲线、工作点

4、、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。输送管路为 ?45mmK 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。在输送范围内 该离心泵的特性方程为H 28 6 105qV ( qV的单位为nf/s , H的单位为 m)。水的密度可取为1000kg/m3。试求：(1)离心泵的工作点；(2)假设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，那么离心泵的工作点有何变化？解(1)管路特性方程2H H0 kq

5、V其中HoAz空498.13310 “=14g109.818l习e820 ，k0.023 231050 厶 01 Ugd53.142 9.810.045故管路特性方程H 14 3.23 105 qV 2离心泵特性方程H 28 6 105Cb2两式联立28 6 105qv2 14 3.23 105qv2得工作点下的流量与压头33qV 3.89 10 m /s , H 18.92m(2)当改送密度为1200 kg/m 3的碱液时，泵特性方程不变，此时管路特性方程.3,'4 巾，98.1 10H 0Az4 12.3g 1200 9.81流动进入阻力平方区，且阀门开度不变，那么k不变。因此管路

6、特性方程变为52H 12.33.23 10 qV将该方程与泵特性方程联立525228 6 10 qV 12.33.23 10 qV得新工作点下流量及压头'33'q V 4.12 10 m / 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。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。流体流经换热器的局部阻力系数为 32。离心泵在转速n 2900r /min时的H qv特性曲线数据见F表。cv / m3 s 10

7、H /m26232112习题2-5a附图试求：1管路特性方程；2工作点的流量与扬程；3假设采用改变转速的方法，使第2问求得的工作点流量调节到 d 0.075m, l333.5 10 m/s，应将转速调节到多少？参看例2-3 )。le400m,0.03,32(1)管路特性方程2H 0 kqVHo Z10 0 10mH2Ole5d4Y-80 039 81.4005(0.075)5.02 105(0.075)H 10 5.02 1052qV2工作点的流量与扬程管路特性曲线的 qV与H计算值如下31qV / m s 0H /m 10121828I I3工作点流量 qVA 0.0045m / s，扬程

8、Ha 19.8 m H2O 将工作点流量从qVA 0.0045 / s调节到qVC0.0035 / s，泵的转速应由2900r / min调节到多少?将qvc0.0035 m3/s代入管路特性方程，求得He 10 5.02 105 (0.0035)216.1 m H2O等效率方程HKq：系数He2qv e16.1(0.0035)21.31 106得等效率方程H 1.31 106qV等效率方程的计算值如下31qv/ m s 0H /m 021从n 2900r /min的泵特性曲线与等效率曲线的交点D,得到qVD 0.004m / s, H D 21 m H2O习题2-5b附图流量为qVC0.00

9、35m3/s时的转速为nc n亚qVD2900 咤0.0042538r / min100nD2900 25382900100 12.5%转速变化小于 20%，效率根本不变。离心泵的并联及串联【2-6】假设习题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 qV 0.0053 m3 / s，扬程 H 23.7m 水柱习题2-7附图习题2-6附图【2-7】假设习题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 m3/s，扬程 H 30.02m

10、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4m，当地环境大气的绝对压力为98kPa。试求：1水温20C时泵的安装高度，2水温80C时泵的安装高度。解环境大气压力p° 98kPa 绝压吸入管 Hf 4mH2O，查得泵的汽蚀余量曲=2m1 20 C的水，饱和蒸气压PV 23.38kPa ,密度998.2kg/m3最大允许安装高度为Hg允许= -P°匹 hgHf3(98 23.38) 10998 2 9 811.62m输送20C水时，泵的安装高度H g 1.62m80 C的水，饱和蒸气压47.38kPa ,密

11、度3971.8kg / m最大允许安装高度为(98347.38) 10971 8 9 810.69m输送80C水时，泵的安装高度Hg 0.69m【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/m3，饱和蒸汽压为。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Hg允许= h gg(85 72.12) 103850 9.813.0 1.52.96m而实际安装高度Hg实二2.5m Hg允，说明此泵安装不当，泵不能正常操作，会发生汽蚀现象。为

12、【2-10】 用离心泵输送 80C热水，今提出如下两种方案见习题2-10附图。假设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h 2m。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80C时饱和蒸气压pV 47.38kPa ,密度971.8kg / m3,汽蚀余量h 2m ,大气压力 po 101.33kPa最大允许安装高度为H g允许=poPvg(101 .33 47.38) 103971 8 9 81Hf3.66 H f第方案的安装高度Hg7m，大于Hg允许，不能完成输送任务。方案的安装高度Hg1m3.66 H f

13、.贝U4.66m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 20C，管壁相对粗糙度=0.001。要求输水量为d2025m3/h。1试选择适当管径；2试选择一台离心泵。解 20C水的 998.2kg/m3,1.004 10 3Pa sl le 45m,=0.001d最大流量qV 25m? / h1管径d从教材表1-3中选管路中水的流速 u 2.5 m/sd 丨P5/3600 0.0595m 59.5mm忖 / 4 2.5选公称直径65mm的低压流体输送用焊接钢管3.75mm，内径 d 75.53.7

14、5 2 68mm管径为 75.5mm最后计算流速1.91m/ sCv25 / 36002 2-d - (0.068)此流速在表1-4中的1.53.0m/ s范围内(2)选离心泵扬程HfZ 20Redu0.068998.21.004 101.911.29 105查得0.0218Hfle U2 d 2g0.0218450 068嚼 2.68 m扬程H20 2.6822.68m有效功率PeCv gH253600998.2 9.81 22.681540W1.54 kW设泵的效率=0.65轴功率PP =1.54 =0.652.37kW选用离心泵IS65 50 160其流量范围为1530m3 / h ,扬

15、程范围为3530m ,转速为2900r / min ,轴功率为h 2 2.5m。2.653.71kW，汽蚀余量【2-12】有一台离心泵的额定流量为16.8m 3/h，扬程为1060kg/m 3，流量为250L/min的液体，从敞口贮槽向上输送到表压为 贮槽与高位设备的液位垂直距离为18m。试问此泵是否能将密度为30kPa的设备中？敞口括直管长度与所有管件的当量长度)流量cv250 L / min2501000流速0v215 /3600压头8.5m。管路的管径为75.5mm3.75mm，管长为 124m (包，摩擦系数为。6015m3 /h4d1.15m / s(0.068)28.530l le

16、d1031060 9.8120.03 上4 (1.15)15.1m液柱0.068 2 9.81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50mm假设活塞每分钟往复55次，其理论流量为假设干？又实验测得此泵在内能使一直径为20.183m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。活塞行程S 300mm 03m，活塞直径D 0伽，活塞截面积A評活塞杆直径d 005m，活塞杆截面积a 4d2 7°。52活塞往复频率n 55 1/min理论流量qv理2(2A a)Sn (2 -

17、018237 005)03 55 °.807m/min实际流量qv实容积效率3-3 2.60.693m / min426.5cv实 / qV理0.693 / 0.807 0.859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20C，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。试求风机的全风压、静 风压及全风压效率。解风量qv 3900m3/h，吸入管内径 d! 0.3m ,排出管内径 d? 0.25m吸入管风速U1

18、Cv3900 /360015.3m / s7(°.3)2排出管风速U2U12d215.30.30.2522m / s进口动压Pd1-2U1221.205 (15.3)2141Pa出口动压Pd2-2U2221.205 (22)2292Pa进口静压Ps1150Pa，出口静压Ps2 230 Pa全风压Pt( Ps2Pd2)(Ps1Pd1)230292150 140532 Pa3t 20 ， p 101.325kPa 下，空气密度=1.205 kg /m有效功率PPtqV5323900576We 36003600全风压效率P576e0.711P810轴功率P 0.81kW 810W【2-15】仓库里有一台离心式通风机，其铭牌上的流量为1.27 103m3/h，