第二章--流体输送机械答案

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23 / 8 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与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

扬程222102MVppuuΗhρgg

[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.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

<2> 转速/min11450nr时流量3118Vqmh／,扬程1220m HOH柱

转速 /min21250nr

流量./322111250181551450VVnqqmhn

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

24 / 8 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X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〕若在阀门开度与管路其他条件不变的情况下,而改为输送密度为1200kg/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

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

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

将该方程与泵特性方程联立

得新工作点下流量与压头

'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. 习题2-5a附图 .

25 / 8 /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

<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

<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

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

/Hm0 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 .

26 / 8

流量为./300035VCqms时的转速为

转速变化小于20%,效率基本不变.

离心泵的并联与串联

[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

若习题[2-7]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 习题2-5b附图

习题2-7附图 习题2-6附图 .

27 / 8 [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

输送20℃水时,泵的安装高度1.62gHm

<2> 80℃的水,饱和蒸气压.4738VpkPa,密度./39718kgm

最大允许安装高度为

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

而实际安装高度Hg实2.5mgH允＝,说明此泵安装不当,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]用离心泵输送80℃热水,今提出如下两种方案〔见习题2-10附图〕.若两方案的管路长度〔包括局部阻力的当量长度〕相同,离心泵的汽蚀余量2hm.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.10133kPa.

解水在80℃时饱和蒸气压.4738VpkPa,密度./39718kgm,汽蚀余量2hm,大气压力.010133pkPa

最大允许安装高度为

高度7gHm,大于第<2>方案的安装gH允许,不能完成输送任务.

高度1gHm 第<1>方案的安装若.fH1366．则.466fHm水柱时可以用. 习题2-10附图 .

28 / 8 离心泵的选用

[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20m,管路长度〔包括局部阻力的当量长度〕为45m.水温为20℃,管壁相对粗糙度.0001d=.要求输水量为/mh32025～.<1>试选择适当管径；<2>试选择一台离心泵.

解20℃水的./,.339982100410kgmPas

最大流量/Vqmh325

<1>管径d

从教材表1-3中选管路中水的流速.25 ums／

选公称直径65mm的低压流体输送用焊接钢管

管径为..mmmm755375,内径..755375268dmm

最后计算流速/./(.)22253600191006844Vqumsd

此流速在表1-4中的../1530ms～X围内

<2>选离心泵

扬程22fpuHZHgg

查得.00218

扬程..202682268 Hm

有效功率....25998298122681540154 3600eVPqgHWkW

设泵的效率.=065

轴功率...154==237 065ePPkW

选用离心泵IS6550160

其流量X围为/mh31530～,扬程X围为3530m～,转速为/minr2900,轴功率为..kW265371～,汽蚀余量.225hm～.

[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30kPa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..mmmm755375,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.

解流量/min/VqLmh325025060151000

流速/./(.)22153600115006844Vqumsd