流体输配管网习题答案老龚版

《流体输配管网》习题集及部分参考答案《流体输配管网》习题集及部分参考答案 部分习题、作业参考答案 第1章（略） 第 2 章 2-1 已知 4—72—No6C 型风机在转速为 1250 r/min 时的实测参数如下表所列，求： 各测点的全效率；绘制性能曲线图；定出该风机的铭牌参数（即最高效率点的性能参数）； 计算及图表均要求采用国际单位。 测点编号 H(m 水柱） P（N/㎡） Q（m3/h） N(kW) 效率 Q(m3/s) 1 86 5920 2 84 6640 3 83 7360 4 81 8100 5 77 8800 6 71 9500 7 65 10250 8 59 11000 2-2 根据题 2-1 中已知数据，试求 4-72-11 系列风机的无因次量，从而绘制 该系列风机的无因次性能曲 线 。计算中定性叶轮直径 D2=0.6m。 测点编号1 流量系数 压力系数 功率系数 效率82% 2 .086 % 3 % 4 % 5 % 6 % 7 .103 % 8 % 2-3 得用上题得到的无因次性能曲线 求 4-72-11No5A 型风机在 n=2900 r/min 时的最佳效率点各参数 什，并计算该机的比转数值。计算时 D2=0.5m。 解：查无因次曲线表得： P = Q = N = 2-4 某一单吸单级泵，流量 Q=45m?/s ，扬程 H=33.5m，转速 n=2900r/min,试求其比转数为多少？ 如该泵为双吸式，应以 Q/2 作为比转数中的流量计算，则其比转数应为多少，当该泵 设计成八级泵， 应以 H/8 作为比转数中的扬和计算值，则比转数为多少？ 2-5某一单吸单级离心泵，Q=(m3/s) ，H=14.65m，用电机由皮带拖动，测得 n=1420r/min,N=; 后因 改为电机 直接联动，n 增大为 1450r/min，试求此时泵的工作参数为多少？ 解：设增大后的泵的参数用 Q’ H’ N’来表示 2-6在n=2000的条件下实测一离心泵的结果为Q=0.17m?/s,H=104m,N=184kW.如有一几何相似的水泵， 其叶轮比上述泵的叶轮大一倍，在 1500r/min 之下运行，试求在相同的工况点的流量，扬程及效率各为 多少? 2-7有一转速为 1480r/min 的水泵，理论流量 Q=0.0833m?/s ，叶轮外径 D?=360mm，叶轮出中有效面 积 A=㎡， 叶片出口安装角 β?=30°， 试做出口速度三角形。 假设流体进入叶片前没有预旋运动， 即 Vu?=0, 试计算此泵的理论压头 Ht∞.设涡流修正系数 k=，理论压 HT 这多少？ 解： 2-8有一台多级锅 炉给水泵，要求满足扬程 H=176m，流量 Q=81.6m /h，试求该泵所需的级数和轴功率 各为多少？计算中不考虑涡流修正系数。其余已知条件如下： 叶轮个径 D? =254m 水力效率ηh=92% 容积效率ηv=90% 机械效率ηm=95 % 转速 n=1440r/min 液体出口绝对流速的切向分速为出口圆周速度的 55﹪. 解： 2-9 为什么离心式泵与风机性能曲线中的 Q-η 曲线有一个最高效率点？ 另外，还可以参见教材 P49 页关于水力损失的描述。 2-10 影响泵或风机的性能的能量损失有叧几种？简单地讨论造成损失的原因。证明全效率等于各分效 率之乘积。 答：泵或风机的能量损失分为水力损失，容积损失，机械 损失，水力损失是由于过 流部件的几何形状，壁 面粗糙度以及流体的粘性而导至的局部和沿程阻力 损 回流到低压区，造成容积损失。机械损失包括轴承和轴封的摩擦损失，以及叶 轮转动时其外表与机壳内流体之间发生的圆盘摩擦损失。 答： 当原型机和模型机性能曲线 上所对应的两个工况点呈三角形相似 ，即： 失。由于机内存在高压低压 两部分，同时部件之间存在缝隙，使流体从高压区 3 2-11 简论述相似律与比转数的含 义和用途，指出两者的区别。 Q n DngH n DnNnD  (2n)3(n), (2n)2(n)2,nn(n)3(2n)5 QD 2m n m gH m D 2m n m N m  m n m D 2mm 则说明两机相似 。比转数是用来描述同一类型的泵或风机不论其尺寸大小而反映其 流量 Q，扬程 H 和转数 n 之间关系的类型性能代表量。相以委描述的是同一类型的风机 之间的关系，比转数是不同类型的风机之间比较的基础。 注意哪些问题？ 答：因为同一系列的风机的相似工况点的流量，压力，功率虽不一样，但是它们的对应的 2-12 无因次性能曲线 何以能概括同一系列中，大小不同，工况各异的性能？应用无因次性能曲线 要 无因次量却是相等的，故由无因次量作出的曲线能概括它们的性能。应用时要注意，它只适 用于同一系列的风机，而且对同一系列的风机如果机器的大小过分悬殊也会引起很大误差。 2-13 试简论不同叶型对风机性能的影响，并说明前向叶型的风机为何容易超载？ 答：前向叶型，径向叶型，后向叶型 的扬程依次减小，但是所消耗的功率却依次增大。 由公式 N T Q T (A BQ T ctg 2 ) 可知对前向型，公式的二次项系数为正，随着流量 的增大，风机要求的功率增加很快，故而容易超载。 2-14 利用电机拖动的离心式泵或风机，常在零流量下启动，试说明其理由。 答：重载起动会引起很大的冲击电流，离心式泵或风机的轴功率随流量的增加而 增加，所以离心泵或风机在 Q=0 时 N 最小，所以应零流量下起动。 或泵长时期在零流量下工作？原因何在？ 答：因为存在机械损失以及泄流损失，故不为零。不可以使风机长期在零流量下工作，因为机械损失 引起发热，热量不能被流体及进带走，将导致烧毁风机。 2-15 关闭节流设备使泵或风机常在零流量下运行，这时轴功率并不等于零，为什么？是否可以使风机 2-16 下表所列 4-72-11 型风机中的数据任选某一转速下折三个工况点，再选 另一个转速下三个工况 点，验证它们是否都落在同一无因次性能上。 取型风机其参数如下： n=1450r/min 点 1 点 4 点 8 n=2900r/min 点 1 点 4 点 8 P(Pa) 800 740 500 P(Pa) 3200 2960 2010 3(m /h) Q 3976 5402 7310 3(m /h) Q 7942 10840 14620 绘出两条无因次曲线 如下图： 由图可知，同一系列的风机在同一条无因次曲线上。 2-17 泵与风机所产生的理论扬程HT，与流体种类无关。这个结论应该如何理欧拉方程指出解？在工程 实践中，泵在启动前必须预先想泵内充水，排除空气，否则水泵就打不上水来，这不与上述结论相矛盾 吗？ 答：不矛盾。HT= 1 （u2vu2-u1vu1），泵或风机所产生的理论扬程 HT与流体种类无关，也就是说无 g 论输送的流体是水或是空气，所乃至其他密度不同的流体，只要叶片进、出口处的速度三角形相同，都 可以得到相同的液柱或者气柱高度；而此时被输送的流体不是水，是空气，因此打上来的也是空气。 2-18 书中，H 代表扬程，P 代表水头，而在工程实践中，风机样本上又常以 H 表示风机的压头，单位 为 Pa，