第二章流体输送机械答案解析

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专业 知识分享 第二章 流体输送机械

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 水在15℃时./39957kgm，流量/Vqmh3540

压力表350MpkPa，真空表30VpkPa（表压）

压力表与真空表测压点垂直距离00.35hm

管径..12035031dmdm，

流速 / ./(.)1221540360015603544Vqumsd

. ../.221212035156199031duumsd

扬程 222102MVppuuΗhρgg

()(.)(.)....332235010301019915603599579812981

....m0353890078393 水柱

【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为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：(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 (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VqgHP将增大。

【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，泵的流量与扬程将变为多少？

解 (1)已知/,/VqmhHmkgm331820 1000水柱，

有效功率 .eVPqgHW181000981209813600 完美WORD格式

专业 知识分享 (2) 转速 /min11450nr时流量3118Vqmh／，扬程1220m HOH柱

转速 /min21250nr

流量 ./322111250181551450VVnqqmhn

扬程 .2222121125020149m HO1450nHHn柱

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98.1kPa，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0.02。在输送范围内该离心泵的特性方程为5228610VHq（Vq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何变化？

解 （1）管路特性方程 20VHHkq

其中 30398.1104109.81=14ΔpHΔzg

5252588200.023.23103.149.810.04elΣlkgd

故管路特性方程 52143.2310VHq

离心泵特性方程 5228610VHq

两式联立 525228610143.2310VVqq

得工作点下的流量与压头

333.8910/Vqms，18.92Hm

（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

3'0'98.110412.312009.81ΔpHΔzg

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

5212.33.2310VHq

将该方程与泵特性方程联立 完美WORD格式

专业 知识分享 52522861012.33.2310VVqq

得新工作点下流量及压头

'334.1210/Vqms，'17.78Hm

【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/minnr2900时的VHq特性曲线数据见下表。

/31Vqms 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008

/Hm 26 25.5 24.5 23 21 18.5 15.5 12 8.5

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.333510ms／，应将转速调节到多少？（参看例2-3）。

解 已知.,,.,007540000332edmllm

(1) 管路特性方程 20VHHkq

0210010pHZmHOg

2548ellkgdd

...(.)(.)52548400320035021098100750075

.521050210VHq

(2) 工作点的流量与扬程

管路特性曲线的Vq与H计算值如下

/31Vqms 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007

0.008

/Hm 10 10.5 12 14.5 18 22.6 28 34.6

42.1

工作点流量./300045VAqms，扬程.AHmHO2198 习题2-5a附图 完美WORD格式

专业 知识分享 (3) 将工作点流量从./300045VAqms调节到./300035VCqms，泵的转速应由/min2900r调节到多少？

将./300035VCqms代入管路特性方程，求得

.(.).CHmHO522105021000035161

等效率方程 2VHKq

系数 ..(.)6221611311000035CVCHKq

得等效率方程 .6213110VHq

等效率方程的计算值如下

31Vqms／ 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.0045

/Hm 0 1.31 5.24 11.8 21 26.5

从2900/minnr的泵特性曲线与等效率曲线的交点D，得到

./,VDDqmsHmHO32000421

流量为./300035VCqms时的转速为

./min.VCCDVDqnnrq00035290025380004

.%DCDnnn290025381001001252900

转速变化小于20%，效率基本不变。 习题2-5b附图 完美WORD格式

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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 习题2-6附图中点A为工作点

流量./Vqms300053，扬程.Hm237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，试求工作点的流量与扬程。

解 习题2-7附图中点A为工作点，

流量./Vqms300061，扬程.Hm3002水柱

离心泵的安装高度

【2-8】用型号为IS6550125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)水温20℃时泵的安装高度，(2)水温80℃时泵的安装高度。

解 已知环境大气压力098pkPa（绝压）

吸入管()24fHmHO，查得泵的汽蚀余量Δh=2m

(1) 20℃的水，饱和蒸气压.2338VpkPa，密度./39982kgm

最大允许安装高度为

(.) ...30允许98233810=241629982981VfgppHhHmg

输送20℃水时，泵的安装高度1.62gHm 习题2-7附图 习题2-6附图 完美WORD格式

专业 知识分享 (2) 80℃的水，饱和蒸气压.4738VpkPa，密度./39718kgm

最大允许安装高度为

(.)...30允许98473810=240699718981VfgppHhHmg

输送80℃水时，泵的安装高度.069gHm

【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 泵的最大允许安装高度

(.)....30允许85721210=3015296850981VfgppHhHmg