输送机械

第二章习题 管路特性管路特性 2-1. 如附图所示。拟用一泵将碱液由敞口碱液槽打入位差为10m 高的塔中。塔顶压强为0.06MPa(表压)。全 部输送管均为φ57×3.5mm 无缝钢管，管长50m(包括局部阻力的当量长度)。碱液的密度ρ=1200kg/m3，粘度μ =2mPa·s。管壁粗糙度为 0.3mm。 试求：(1) 流动处于阻力平方区时的管路特性方程；(2) 流量为 30m3/h 时的 He 和 Pe。 习题 2-1附图习题 2-2附图 解： （1）∵在阻力平方区，∴  f    d   d  0.006，查图得 0.033。 管路特性方程 H e  z  p  Kq v 2 g K  8l80.03350  4.37105 2525d g3.14 0.05 9.81 p0.06106 2H e  z  Kq v 10 Kq v 215.104.37105q v 2 g12009.81  30  （2）H e 15.10 4.3710 q 15.10 4.3710   45.45m 3600 52 v 5 2 P e gq v H e 12009.81 30 45.45  4458.65W  4.46kW 3600 离心泵的特性离心泵的特性 2-2. 直径 0.4m, 高 0.2m 的空心圆筒内盛满水，圆筒以 1000r/min 绕中心轴旋转，筒顶部中心处开有一小孔 与大气相通。试用静力学基本方程式(1-8)求：(1) 液体作用于顶盖上的压强分布(p 与半径 r 的关系)； (2) 筒圆 u2P 周内壁上液体的势能及动能比轴心处各增加了多少？ 2gg 解： （1）离心力场中静力学方程为 p gz  2r2 2  C ∴p0gz0 2r 0 2 2  C 由小孔处得知p0 0，z0 0，r0 0 ∴C  0  p  2n20003.14 104.67 6060 2r2 2 1000104.672 2r 5.48106r2 2 Pu25.481060.22  22.34J/N （2） g2g10009.81 2-3. 某离心泵在作性能试验时以恒定转速打水，当流量为71m3/h 时，泵吸入口处真空表读数0.029MPa, 泵 压出口处压强计读数 0.31MPa。两测压点的位差不计，泵进、出口的管径相同。测得此时泵的轴功率为10.4kW， 试求泵的扬程及效率。 p 0.31 0.029106  34.56m 解：H e  g10009.81 P e  pq v 0.31 0.029106 71  6685.83w  6.69kw 3600  P e 6.69  64.32% P a 10.4 带泵管路的流量及调节带泵管路的流量及调节 2-4.图示的输水管路，用离心泵将江水输送至常压高位槽。已知吸入管直径Φ70×3mm，管长lAB=15m，压出 管直径 Φ60×3mm，管长 lCD=80m（管长均包括局部阻力的当量长度） ，摩擦系数 λ 均为 0.03，△z=12m，离心泵 52 特性曲线为H e  30  610 q v （其中 He为 m；qv为 m3/s； ）试求： （1）管路流量； （2）旱季江面下降 3m 时 的流量。 pu2  h f  z  h f 解： （1）H e  z  g2g h f  2g   d 1  l ABu1 22 8l CDu2  d 2  g2 l AB l CD  2  d5  d5  qv 2  1 h f  80.0380 2 15 q  4.67105q v 2  255  v 9.813.140.054 0.064 2H e  z  h f 12 4.67105q v H e  30  6105q v 2 联立求解得管路流量 qv=14.79m3/s （2）H e  z  h f 15 4.6710 q v 52 H e  30  6105q v 2 旱季江面下降 3m 时的流量 qv=13.80m3/s 2-5. 在离心泵和输送管路的系统中，已知下列条件：输送管路两端的势能差 P , 管径 d、管长 l(包括局部 g 2 阻力的当量长度)，粗糙度ε，液体物性μ、ρ及泵的特性方程H e  A Bq v 。试作一框图以表示求取输液量 的计算步骤。 解：H e  P8l q v 2H e  A Bq v 2 25ggd 联立得qv P g 8l B  g2d5 A 2-6. 某离心水泵的特性曲线数据如下： VL/min Hem 0 34.5 1200 34 2400 33 3600 31.5 4800 28 6000 26 管路终端与始端的位差5m，管长360m(包括局部阻力的当量长度)，泵的进、出口内径为120mm，设λ为一 常数 0.02。求泵的供水量及有效功率。 2 *2-7. 某台离心泵的特性曲线可用方程H e  20  2q v 表示。式中 He为泵的扬程, m ；qv为流量, m 3/min。 现该泵用于两敞口容器之间送液，已知单泵使用时流量为1m3/min。欲使流量增加50%，试问应该将相同两台泵 并联还是串联使用？两容器的液面位差为10m。 解：设λ不变 H e  z  p  Kq v 210 Kq v 2H e  20  2q v 2 g 当 qv=1m3/min 时 H e 10  KH e  20  2 K  8 2 管路特性方程为H e 10 8q v 当 qv=1.5m3/min 时 22 管路压头H e 10 8q v 10 81.5  28m 22 并联：H e  20  2q v  20  20.75 18.88m 22 串联：H e  40  4q v  40  21.5  31m  28m 两台泵串联使用。 2 2-8. 某带有变频调速装置的离心泵在转速1480 r/min下的特性方程为H e  38.4  40.3q v (为流量, m 3/min)。 输送管路两端的势能差为16.8m， 管径为φ76×4mm, 长 1360m(包括局部阻力的当量长度)，λ=0.03。 试求:(1) 输 液量 qv；(2) 当转速调节为 1700 r/min 时的输液量 qv。 解： （1） H e  P8l80.031360 222q16.8q 16.8 644.7q vvv 2525ggd9.813.14 0.068 3600 H e  38.4  40.3q v 2 联立得 qv=0.178m3/min； 2   H  q v  n    （2）当转速调节为 1700 r/