泵和压缩机作业及解答

/《泵与压缩机》教材作业与解答（P103习题）1．某离心泵输送密度为800kg/m3的油品，实测到泵出口压力表读数为147100Pa，入口真空表读数为300mm汞柱，两表测点的垂直距离（表位差）为0.5m，吸入管与排出管直径相同，试求泵的实际扬程。解：①入口压力的换算：②入出口管径相同，说明动能差不大，即：③此时泵的扬程为：2．有一台离心泵用来输送清水，转速n＝480r/min，总扬程H＝136m，流量为Q＝5.7m3/s，轴功率N＝9860kW，设v＝m＝0.92，求水力效率h为多少？解法一：①计算理论流量QT：由容积效率可得：②计算理论扬程HT：因为水力功率而机械效率所以理论扬程③则水力效率解法二：因为泵的总效率而有效功率所以3．某离心油泵装置如图1-115所示。已知罐油面压力pA与油品饱和蒸汽压pv相等，该泵转速n＝1450r/min，最小汽蚀余量hr=k0Q2，取安全余量为0.4，则[h]=0.4+hr=0.4+k0Q2，吸入管流动阻力损失hf=k1Q2，试分别计算：⑴当Zg＝8m，Q＝0.5m3/min时，泵的[NPSHr]＝4.4m，吸入管路阻力损失hf＝2m，此时泵能否正常吸入？ZgPA=Pv⑵ZgPA=Pv⑶当Zg＝8m，Q＝0.5m3/min时，若将泵的转速提高到n’＝2900r/min，还能否正常吸入？解：⑴方法一：用汽蚀判别式判断。因此时吸入装置有效汽蚀余量为：所以此时泵可以正常吸入。方法二：计算允许安装高度[Zg]来判断。所以该泵能正常吸入。⑵考虑罐压力与管路流量不变。由⑴的结论可知，当NPSHa＝[NPSHr]＝4.4m时，开始出现汽蚀现象。此时液面高度为：即液面下降了1.6m后开始出现汽蚀。⑶这里涉与到相似泵的汽蚀相似定律问题。（P45）转速提高到2900r/min后，由汽蚀相似定律可知：[NPSHr]＇=16+0.4=16.4（m）其余条件与情况⑴相同，即此时NPSHa=6（m）<<16.4（m）所以，泵不能正常吸入。5．某台离心泵，在转速1450r/min条件下，当流量Q=30m3/h时，扬程H=60m，轴功率P=7.6W。求当转速变为2900r/min时，流量、扬程和轴功率各为多少？解：根据相似定律中的比例定律有：，，。当转速为2900r/min时：⑴流量为：⑵扬程为：⑶功率为：附加题：1．已知3NB-1300型钻井泵，泵的总效率为0.75，最小缸套时其最大允许压力为30MPa，泥浆重度γ=1200Kg/m3，泵的冲次不变。试求最小缸套时该泵的有效压头H、有效功率P、实际排量Q。解：查表得3NB-1300型钻井泵：单作用泵，额定功率960kW，冲程长度305mm，额定泵速120r/min，最大排出压力35.6MPa，最大流量不小于46.6L/s。①有效压头②有效功率③根据得：2．已知某钻井泵（往复泵）的平均理论排量为1600L/min，排出口表压力为140大气压，吸入口真空度为0.25大气压，两表高差为1.8米，泵的机械效率和转化效率均为0.9，传动效率为0.95，泥浆重度为1200Kg/m3。试求泵的有效功率、输入功率与发动机功率。解：泵的转化效率i＝容积效率v×水力效率h泵的总效率总＝机械效率m×转化效率i＝0.9×0.9＝0.81设排量系数＝100%，所以Q实＝Q理论＝1600L/min①∵有效压头：∴有效功率②输入功率③发动机功率（P233习题）3．已知离心式空气压缩机某级叶轮的有效流量G=6.95kg/s，漏气损失系数为l=0.013，轮组损失系数为df=0.03。叶轮对单位质量气体做功HT=45895J/kg。试计算叶轮对气体做的理论功率、轮阻损失功率、漏气损失功率、叶轮对气体做功消耗的总功率和叶轮对单位质量有效气体的总耗功。解：共有5个涉与叶轮功的参数需要求解。（不是压缩机的）①叶轮对气体做的理论功率：②轮阻损失功率：③漏气损失功率：④叶轮对气体做功消耗的总功率：⑤叶轮对单位质量有效气体的总耗功（即总能头Htot）：或：（P312习题）1．用一台往复活塞式压缩机压缩油田气，进口压力为1.0×105Pa（绝压），出口压力为3.0×105Pa（绝压），进口温度为20℃。若将油田气看作理想气体，求压缩过程分别为：⑴等温过程；⑵多变过程（m=1.15）；⑶绝热（k=1.25）过程时，压缩每立方米进口状态油田气所消耗的功与其温升。解：由题可知V1=1m3。⑴等温过程等温功为：等温出口温度为：，⑵多变过程多变功为：多变出口温度为：，⑶绝热过程绝热功为：绝热出口温度为：，2．⑴若压缩机的相对余隙容积=0.1，若膨胀过程多变指数与压缩过程多变指数相同，即m=m′=1.2，求压力比为6，12，17.8三种情况的容积系数v值。⑵又若压力比=6，m=m′=1.2时，求当相对容积系数为0.1，0.15，0.2，0.29四种情况下的v值，并以计算结果作v-和v-曲线。⑶v=0和v=1在什么情况下出现？试分析在出现这两种情况时气缸的工作过程怎样？用p-V图说明。解：⑴由可得：时，时，时，⑵此时v为：时，时，时，时，v-和v-曲线如以下图所示：vO0.10.20.30.40.50.60.70.10.150.200.250.30vO0.10.20.30.40.50.60.7246810121416181⑶由以上计算与曲线，分析得出：①v=0的情况：在相对余隙容积=0.1，膨胀多变指数m′=1.2条件下，此时最大名义压力比为max=17.8（如上左图）。即在此条件下，当=17.8时，余隙容积中的气体膨胀过程占据了整个气缸（工作容积Vh）（如下左图）。或者，在=6，m′=1.2条件下，此时最大相对余隙容积max=0.29（如上右图）。否则就会出现膨胀过程占据了整个工作容积Vh，无法出现压缩过程，即压缩机无流量输出（如下右图）。②v=1的情况：在有余隙容积Vc存在（即≠0）的前提下，要想使容积系数v=1，只能