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1、管径d1 0.35m d2 0.31m流速扬程有无变化。流量与扬程将变为多少？第二章第二章流体输送机械流体输送机械离心泵特性离心泵特性【2-1】某离心泵用 15的水进行性能实验，水的体积流量为 540m3/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。解解水在 15时 995.7kg/m3，流量qV 540m3/h压力表pM 350kPa真空表pV 30kPa（表压）压力表与真空表测压点垂直距离h0 0.35m【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度
2、为 1400kg/m3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：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)泵的轴功率解解(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增大。qVgH(3)液体密度增大，则轴功率P【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m3/h，扬程为 20m(H2O)。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，泵的解(1)已知qV18m3/h,H 20m
3、22pM pVu2u1 h0g2gu1qV540/36004d211.56m/s d 0.35u2u111.561.99m/sd0.312350103(30103)(1.99)2(1.56)2 0.35995.79.8129.81 0.3538.90.078 39.3m 42(0.35)22321000 kg/m3将增大。(1)有效功率Pe qVgH(2)转速1810009.8120 981 W3600 h，扬程H1 20mn11450 r/min时流量qV118m3H2O柱其中转速n21250 r/min流量qV2 qV1n212501815.5m3/hn1145022 n 1250扬程H2
4、 H12 20H2O柱14.9mn14501【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45mm2.5mm，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20.02。在输送范围内该离心泵的特性方程为H 286105qV（qV的单位为 m3/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）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/m3的碱液，则离心泵的工作点有
5、何变化？解解（1）管路特性方程H H0kqV2故管路特性方程离心泵特性方程两式联立得工作点下的流量与压头qV 3.89103m3/s，H 18.92m（2）当改送密度为 1200 kg/m3的碱液时，泵特性方程不变，此时管路特性方程p98.1103H0 z 412.312009.81g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H 12.33.23105qV224k p98.1103H0 z 43=14g10 9.818l le820 0.02 3.231052525gd3.14 9.810.04管路特性曲线、工作点、等效率方程管路特性曲线、工作点、等效率方程2861
6、05qV2143.23105qV2H 143.23105qV2H 286105qV2将该方程与泵特性方程联立286105qV212.33.23105qV2下表。得新工作点下流量及压头qV 4.12103m3/s，H17.78m【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。流体流经换热器的局部阻力系数为 32。离心泵在转速n 2900 r/min时的H qV特性曲线数据 见(2)问
7、求得的工作点流量调节到3.5103m3。s，应将转速调节到多少？（参看例 2-3）解已知d 0.075m,l le 400m,0.03,32(1)管路特性方程H0 Z 2H H0kqV(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/m3s100.0010.002qV/m3s1H/m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H/m026k 0.00125.510.58 l le452gdd840032 0.03 5.021052549.81(0.075)(0.075)2H 105.02105qV0.00224.512习题 2-5a 附图
8、p10010mH2Og230.0030.004210.00518.50.00615.50.007120.0088.514.5250.0030.0040.0050.0060.0070.0081822.62834.6egoodrfoso1042.1menthi工作点流量qVA 0.0045 m3/s，扬程HA19.8 m H2O(3)将工作点流量从qVA 0.0045 m3/s调节到qVC 0.0035 m3/s，泵的转速应由2900 r/min调节到多少？将qVC 0.0035 m3/s代入管路特性方程，求得2等效率方程H KqV系数K 2得等效率方程H 1.31106qV等效率方程的计算值如下
9、qV m3s10从n 2900r/min的泵特性曲线与等效率曲线的交点D，得到qVD 0.004m3/s,HD 21 m H2O流量为qVC 0.0035 m3/s时的转速为nC nDqVC0.0035 2900 2538 r/minqVD0.004H/mHC105.02105(0.0035)216.1 m H2OHC16.11.3110622qVC(0.0035)00.0011.310.0025.240.00311.80.004210.004526.526e习题 2-5b 附图irbeingaregoodrfosomenthinDnC2900253810010012.5%nD2900转速变化
10、小于 20%，效率基本不变。与扬程。离心泵的并联及串联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【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，试求工作点的流量解解习题 2-7 附图中点 A 为工作点，流量qV 0.0061 m3/s，扬程H 30.02m水柱【2-8】用型号为I S6550125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
11、)水温 20时泵的安装高度，(2)水温 80时泵的安装高度。解解已知环境大气压力p0 98kPa（绝压）吸入管Hf 4m(H2O)，查得泵的汽蚀余量h=2m(1)20 的水，饱和蒸气压pV 23.38kPa，密度 998.2kg/m3最大允许安装高度为p0 pV(9823.38)103Hg允许=hHf241.62mg998.29.8127hllt习题 2-6 附图ingsint离心泵的安装高度离心泵的安装高度习题 2-7 附图heirbeingaregoodrfosomenthi输送 20水时，泵的安装高度Hg1.62m(2)80 的水，饱和蒸气压pV 47.38kPa，密度 971.8kg/
12、m3最大允许安装高度为p0 pV(9847.38)103Hg允许=hHf24 0.69mg971.89.81输送 80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 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？解解 泵的最大允许安装高度p0 pV(8572.12)103Hg允许=hHf3.01.5 2.96mg8509.81而实际安装高度 Hg 实 2.5m Hg，说明此泵
13、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】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。解解水在 80时饱和蒸气压pV 47.38kPa，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p0 pV(101.3347.38)103Hg允许=hHf2Hf 3.66Hfg971.89.81第(2)方案的安装高度Hg 7m，大于Hg，不能完成输送任务。用离心泵输送 80热水，今
14、提出如下两种方案（见习题2-10 附图）。若两28习题 2-10 附图irbeingaregoodrfosomenthi第(1)方案的安装高度Hg 1m若1 3.66Hf则Hf 4.66m水柱时可以用。离心泵的选用离心泵的选用20m，管路长度（包括【2-11】用离心泵从江中取水送入贮水池内，池中水面高出江面局部阻力的当量长度）为45m。水温为 20，管壁 相对粗糙度20 25m3/h。(1)试选择适当管径；(2)试选择一台离心泵。解解20水的 998.2kg/m3,1.004103Pas最大流量qV 25m3/h(1)管径 d从教材表 1-3 中选管路中水的流速u 2.5 m sd qV选公称
15、直径 65mm 的低压流体输送用焊接钢管管径为75.5mm3.75mm，内径d 75.53.752 68mm最后计算流速u qV2此流速在表 1-4 中的1.5 3.0m/s范围内(2)选离心泵扬程查得 0.0218l leu245(1.91)2Hf 00218 2.68 md2g0.068 29.81扬程H 202.68 22.68 m有效功率Pe qVgH 25998.29.8122.681540 W 1.54 kW360029l le 45m,d=0.001。要求输水 量为d=0.0014dRe 4u25/36004225/36002.5 0.0595 m 59.5mmhe1.91m/s
16、irbeingaregoodrfosome4(0.068)pu2H Z Hfg2gp 0,u2 0,Z 20 mdu0.0681.91998.21.2910531.00410nthi。设泵的效率=0.65轴功率P Pe1.54=2.37 kW0.65选用离心泵I S6550160其流量范围为15 30m3/h，扬程范围为35 30m，转速为2900 r/min，轴功率为2.65 3.71kW，汽蚀余量h 2 2.5m。【2-12】有一台离心泵的额定流量为16.8m3/h，扬程为 18m。试问此泵是否能将密度为1060kg/m3，流量为 250L/min 的液体，从敞口贮槽向 上输送到表压为30
17、kPa 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。解解流量qV 250L/min 流速u qVl leu2p压头H Z gd2g流量与压头都略小于额定值，该泵可以用。【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。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）解解活塞行程S 300mm 03 m，活塞直径D 0.
18、18m，活塞截面积A 活塞杆直径d 005m，活塞杆截面积a 活塞往复 频率n 55 1 min20052)0355 0.807m3/min理论流量qV(2Aa)Sn (201844实际流量qV实容积效率 qV/qV 0.693/0.807 0.8594d230103124(1.15)2 8.50.0315.1m液柱10609.810.068 29.8115/36002506015m3/h100041.15m/s(0.068)21 0693m3/min26.5430往复泵往复泵d24(005)226.5min 内4D240.1824322.6气体输送机械气体输送机械【2-14】有一台离心式通风
19、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3900 m3/h。吸入管与排出管的内径分别为 300mm 及 250mm，风机转 速为1450 r/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。解解已知风量qV 3900 m3/h，吸入管内径d1 0.3m，排出管内径d2 0.25m吸入管风速 d 0.3排出管风速u2 u1115.3 22m/sd0.2521.205(15.3)2进口动压pd1141Pa221.205(22)2出口动压pd2 292Pa22进口静压ps1 150Pa，出口静压ps2
20、 230Pa ps1 Pd1230292150140 532Pa全风压pt(ps2 Pd2)静风压pst pt pd2 532292 240Pa已知轴功率P 0.81kW 810 W有效功率PeptqV5323900 576 W36003600Pe576 0.711P810全风压效率【2-15】仓库里有一台离心式通风机，其铭牌上的流量为1.27103m3/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1.27103m3/h，全风压为1.3kPa。试问该风机是否能用？解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
21、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1.27103m3/h及全风压 1.3kPa 换算为标 定条件下的风量qV 0及全风压pt0。qV01.271031.01.058103m3/h1.2u13900/360015.3m/s22d1(0.3)44qV22t 20，p 101.325kPa下，空气密度=1.205kg/m32u12u231pt01.31.21.56 kPa1.0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 25、流量为60m3/min的空气，从101kPa压缩到505kPa（均为绝对压力）
22、，绝热指数为 1.4，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。p 解（1）T2T12p11(2)等温压缩流量qm qVp 11.1851.185kg/s功率PisoWisoqm137.51.185163 kW(3)绝热压缩WadkR1.48.314(472-298)174.6 kJ/kgT2T1k 1M0.429功率PadWadqm174.61.185 207kW505273251011.411.41.185 kg/m3,qV 60m3/min 1m3/s 472K 199 WisoRT1 p28.314298lnln(5)137.5kJ/kgMp12932