上海理工大学 工程流体机械 第二章 离心压缩机 上

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第二章 流体输送机械答案

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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，流量

压力表真空表（表压）

压力表与真空表测压点垂直距离

管径

流速

扬程

【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

有效功率

(2) 转速 时流量，扬程柱

转速 流量

扬程 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（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？

上海理工大学科技成果——透平与流体机械

一、涡轮叶栅表面弱化换热机理与气热复合反问题的研究

建立了叶片气动与传热的多目标优化设计平台。叶栅参数的优化效果优于局部型线的优化效果，优化叶片表面传热量下降20%。研究叶片前缘和端壁3D造型与气动优化方法，实现对叶栅前缘边界层分离的推迟，并降低由此引起的壁面二次流的强度，从而降低了叶栅端壁热负荷5%～10%。证明“弱化叶栅表面传热”的新思路是具有理论可行性和工程应用价值的。

高温叶栅风洞

二、流体机械噪声控制技术及应用

建立叶轮机械声振耦合预测方法，为研究旋转叶轮流动噪声产生机制与辐射规律提供手段，解决了某型立式轴流泵流动、振动模拟困难，与实验值对比基本一致。基于仿生技术开展流体机械流动噪声抑制研究，应用某仿生结构对叶片改造，有效地绕流噪声的影响。

仿生高压轴流

三、大流量、高比转速、高效离心风机

离心风机特点是高压力、低流量，轴流风机特点是大流量、低压力。在风机的实际应用时，由于现场结构或工艺的要求、限制，往往需要选择离心风机替代轴流风机使用，造成风机运行效率低，浪费能源。此类情况在水泥、钢铁及化工行业较多。

大流量高比转速高效离心风机，特点是流量大，效率高。常规离心风机比转速在90～100之间仍可维持较高效率，而研发的高比转速离心风机模型比转速可在100～130区间仍有较高效率，风机效率不低于75%，流量系数超过0.4，完全可以替代混流或部分轴流风机。

风机模型

四、高速、高压、高效离心风机

离心风机压力超过30kPa以后，往往需要采用鼓风机或压缩机获得高压力。鼓风机常用的罗茨鼓风机、单级高速离心压气机或多级离心鼓风机。罗茨鼓风机存在效率低、维护成本高、要求输送气体无油时无法使用的特点，单级高速离心压气机转速高，体积小，但为了获得高转速需要采用齿轮增速、磁悬浮轴承或空气轴承，带来了成本高的特点，多级离心鼓风机存在效率低于单级高速风机，且成本远高于罗茨风机的特点。

第 1 页 ，共 2 页 浙 江 理 工 大 学

二O一二年硕士学位研究生招生入学考试试题

考试科目： 工程流体力学A

代码：952

（请考生在答题纸上答题，在此试题纸上答题无效）

一、简答题（每小题各5分，共50分。）

（1）牛顿流体和非牛顿流体的定义？

（2）什么是流体的压缩性，举例说明可压缩流体。

（3）流量的定义？常用的3种流量是指哪3个？

（4）说明圆管湍流流动结构。

（5）沿程损失产生的位置和原因是什么？

（6）量纲的定义？流体力学中常用的3个量纲是什么？

（7）拉格朗日曲线分哪5个区域？

（8）定常流动（稳定流动）和非定常流动（非稳定流动）的定义？

（9）边界层的位移厚度和动量厚度的物理意义？

（10）动力相似的定义？

二、计算题（100分）

（1）如图所示的储水容器，其壁面上有三个半球形盖。设盖子直径d=1m, h=1.5m, H=2.5m,。试求分别作用在盖子1、2、3上的静总压力（取水=1000kg/m3，g=9.8m/s2）。（20分）

（2）水车沿倾角为的轨道向下作等加速运动，设加速度为a如图示，求水车内水面的倾斜角。 （15分）

第 2 页 ，共 2 页 （3）消防队员利用消火唧筒熄灭火焰，如图所示。消火唧筒出口直径d=1cm，入口直径D=5cm，从消火唧筒射出的流速v=20m/s，求消防队员手握消火唧筒所需要的力。（设消火唧筒水头损失为1m水柱）（20分）

题3图 题4图

（4）利用图所示虹吸管将水由工池引向Ⅱ池。已知管径d=100mm，虹吸管总长l=20 m，B点以前的管段长lI=8 m，虹吸管的最高点B离上游水面的高度h=4 m，二水面水位高差H=5 m。设沿程损失系数=0.04，虹吸管进口局部损失系数1=0.8，出口局部损失系数2=1，弯头的局部损失系数3=0.9，求引水流量qv和B点的真空液柱高度。（20分）

1 第二章 离心压缩机

【2-7】已知某离心压缩机的性能曲线如图2-4.6所示。现机器的工作转速n=3000r/min，介质及吸入压力与图2-4.6上标注相同，而吸入温度TS=330.7K，若设计流量Q=2400m3/h，求其对应的压力比、功率、多变效率各为多少？

解：本题为不完全相似。

K=K’，马赫数不等。叶道入口速度三角形相似。

取n’ =3000r/min,n=3000r/min

Q’S= QS=2400 m3/h, m’=m, pol'=pol N’tot =Ntot

查表得’=3.2, pol'=0.8, N’tot=7400kw

∴pol=0.8, Ntot=7400kw 2 1mm=2.8

∴=[1+7.330288(3.28.21-1)]8.2=2.83

【2-8】某离心压缩机性能曲线如习题2-8附图所示。设工作转速、吸入压力PS和介质均与图上一致，而吸气温度TS=332K。问流量为2400m3/h时压力比是多少？（要求换算时取进、出口截面之间的中间截面流量细数相等）

解：

'QQ=mmQQ'

mmQkkQ'='1L'nnmmQkkQ' 3 等温升比容比

mmQkkQ'=1'111)''1()1(mSmSTTTT

STT=211-21 ''STT=21'1'-21

∴mmQkkQ'=)1(21'1)1(211)'2121()2121(mm=1'1'1111)]'1(21[)]1(21[mm

QS=('11'11))1(21mQ’S =[1+SSTT'(’'1'mm-1)]1''mm

此外 R=R’, k=k’, m=m’, n=n’, PS= PS TS≠ TS’

取点，换算，绘图

QS’ ’ pol' m’  QS