流体输送机械答案

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540m /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q V  540m3/ h 压力表p M  350kPa，真空表p V  30kPa（表压） 压力表与真空表测压点垂直距离h 0  0.35m 管径d 1  0.35m，d 2  0.31m 流速u 1 V  2  4 d 1 2 3 q540/3600 4 (0.35)2 1.56m/ s  d  0.35 u 2 u 1  1  1.56  1.99m / s d0.31   2  22p M  p V u 2 u 1扬程Η  h 0  ρg2g 2 350103(30103)(1.99)2(1.56)2  0.35 995.79.8129.81  0.3538.90.078 39.3m 水柱 【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 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。 (3) 液体密度增大，则轴功率P  qVgH 3  3 将增大。 3 【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为 18m /h，扬程为 20m(H 2O)。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？ 解 (1) 已知q V 18m3/ h,H  20m 水柱，1000kg / m3 有效功率P e  q V gH  18 10009.8120  981W 3600 (2) 转速n 1 1450r / min时流量q V1 18m3／h，扬程H 1  20m H 2O 柱 转速n 2 1250r / min 流量q V2  q V1 n 2 1250 1815.5m3/ h n 1 1450 2 2  n  1250  扬程H 2  H 1  2   20  14.9m H 2O 柱 n1450   1  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 【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?45mm×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 2该离心泵的特性方程为H  286105q V （qV的单位为 m /s，H的单位为 m） 。水的密度可取为 3 3 1000kg/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？ 解解（1）管路特性方程H  H 0 kq V 2 Δp98.1103 其中H 0  Δz  4 3 =14 g10 9.81 3 k  8l  Σl e 820  0.02 3.23105 2525gd3.14 9.810.04 故管路特性方程H 143.23105q V 2 离心泵特性方程H  286105q V 2 两式联立286105q V 2143.23105q V 2 得工作点下的流量与压头 q V  3.89103m3/ s，H 18.92m （2）当改送密度为 1200 kg/m 的碱液时，泵特性方程不变，此时管路特性方程 Δp98.1103 12.3H 0  Δz   4 12009.81g 3 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 12.33.23105q V 2 将该方程与泵特性方程联立 286105q V 212.33.23105q V 2 得新工作点下流量及压头 q V  4.12103m3/ 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。 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。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 q V 特性曲线数据见 下表。 q V / m3s1 习题 2-5a 附图 0 26232112H /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 (2)问求得的工作点流量调节到3.5103m3。／s，应将转速调节到多少？（参看例2-3） 解已知d  0.075m,l l e  400m, 0.03,32 2(1) 管路特性方程H  H 0 kq V H 0  Z  p 100 10mH 2O g     k  8 l l e   4  52gdd   840032  0.03 5.02105  254  9.81  (0.075)(0.075)  2H 105.02105q V (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 q V / m3s1 0 H /m 10 12 18 28 工作点流量q VA  0.0045m3/ s，扬程H A 19.8 m H 2O (3) 将工作点流量从q VA  0.0045m3/ s调节到q VC  0.0035m3/ s，泵的转速应由2900r / min 调节到多少？ 将q VC  0.0035m3/ s代入管路特性方程，求得 H C 105.02105(0.0035)216.1 m H 2O 等效率方程H  Kq2 V 系数K  H C q2  16.1 0035)2 1.31106 VC (0. 得等效率方程H 1.31106q2 V 等效率方程的计算值如下 q V／m 3s1 0 H /m 0 21 从n  2900r / min的泵特性曲线与等效率曲线的交点D，得到 q VD 