泵與風(fēng)機(jī)課后習(xí)題答案

揚(yáng)程：?jiǎn)挝恢亓恳后w從泵進(jìn)口截面到泵出口截面所獲得的機(jī)械能。 流量 qv：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過風(fēng)機(jī)進(jìn)口的氣體的體積。 全壓 p：?jiǎn)挝惑w積氣體從風(fēng)機(jī)進(jìn)口截面到風(fēng)機(jī)出口截面所獲得的機(jī)械能。 軸向渦流的定義：容器轉(zhuǎn)了一周，流體微團(tuán)相對(duì)于容器也轉(zhuǎn)了一周，其旋轉(zhuǎn)角速度和容器的旋轉(zhuǎn)角速度大小相等而方向相反，這種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)就稱軸向渦流。影響：使流線發(fā)生偏移從而使進(jìn)出口速度三角形發(fā)生變化。使出口圓周速度減小。 葉片式泵與風(fēng)機(jī)的損失：（一）機(jī)械損失：指葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸與軸封、軸與軸承及葉輪圓盤摩擦所損失的功率。（二）容積損失：部分已經(jīng)從葉輪 獲得能量的流體從高壓側(cè)通過間隙向低壓側(cè)流動(dòng)造成能量損失。泵的葉輪入口處的容積損失，為了減小這部分損失，一般在入口處都裝有密封環(huán)。（三），流動(dòng)損失：流體和流道壁面生摸差，流道的幾何形狀改變使流體產(chǎn)生旋渦，以及沖擊等所造成的損失。多發(fā)部位：吸入室，葉輪流道，壓出室。 如何降低葉輪圓盤的摩擦損失： 1、適當(dāng)選取 n和 D2 的搭配。 2、降低葉輪蓋板外表面和殼腔內(nèi)表面的粗糙度可以降低 Pm2 。 3、適當(dāng)選取葉輪和殼體的間隙。 軸流式泵與風(fēng)機(jī)應(yīng)在全開閥門的情況下啟動(dòng)，而離心式泵與風(fēng)機(jī)應(yīng)在關(guān)閉閥門的情況下啟動(dòng)。 泵與風(fēng)機(jī) （課 后習(xí)題答案） 第一章 1-1 有一離心式水泵，其葉輪尺寸如下：1b=35mm, 2b=19mm, 1D=178mm, 2D=381mm, 1a=18，2a=20。設(shè)流體徑向流入葉輪，如 n=1450r/min，試畫出出口速度三角形，并計(jì)算理論流量,VTq和在該流量時(shí)的無(wú)限多葉片的理論揚(yáng)程TH。 解 ： 由題知：流體徑向流入葉輪 1=90 則： 1u= 1n 60D= 31 7 8 1 0 1 4 5 060 =13.51 （ m/s） 1V=1mV=1u tg 1a=13.51 tg 18 =4.39 （ m/s） 1Vq=1D 1b 1mV= 0.178 4.39 0.035=0.086 （ 3m /s） 2mV=122VqDb= 0 .0 8 60 .3 8 1 0 .0 1 9 =3.78 （ m/s） 2u=2D60n= 33 8 1 1 0 1 4 5 060 =28.91 （ m/s） 2uV=2u-2mVctg2a=28.91-3.78 ctg20 =18.52 （ m/s） TH=22uuVg = 2 8 .9 1 1 8 .5 29 .8=54.63 （ m） 1-2 有一離心式水泵，其葉輪外徑2D=220mm,轉(zhuǎn)速 n=2980r/min，葉片出口安裝角2a=45，出口處 的 軸面速度2mv=3.6m/s。設(shè)流體徑向流入葉輪，試按比例畫出出口速度三角形，并計(jì)算無(wú)限多葉片葉輪的理論揚(yáng)程TH，又若環(huán)流系數(shù)K=0.8，流動(dòng)效率h=0.9 時(shí)，泵的實(shí)際揚(yáng)程 H 是多少？ 解 ：2u=2D60n= 0 .2 2 2 9 8 060 =34.3 （ m/s） 2mV=3.6 m/s 2a=452w=22sinmav =5.09 （ m/s） 畫出出口速度三角形 2uV=2u-2mVctg2a=34.31-3.6 ctg45 =30.71 （ m/s） 1=90TH=22uuVg = 34.31 30.719.8=107.5 (m) 實(shí)際揚(yáng)程 H=KTH=Kh TH=0.8 0.9 107.5=77.41 (m) 1-3 有一離心式水泵，葉輪外徑2D=360mm，出口過流斷面面積2A=0.023 2m ，葉片出口安裝角2a=30，流體徑向流入葉輪，求轉(zhuǎn)速 n=1480r/min，流量,VTq=86.8L/s 時(shí)的理論揚(yáng)程TH。設(shè)環(huán)流系數(shù) K=0.82。 解 ：流體徑向流入葉輪 1=90 2u=2D60n= 0 .3 6 1 4 8 060 =27.88 （ m/s） 2mv= ,VTqA= 383.8 100.023 =3.64 （ m/s） 2uv=2u2mv 2actg=27.88 3.64 3 =21.58 （ m/s） TH=22uuVg = 2 7 .8 8 2 1 .5 89 .8=61.39 （ m） TH=KTH=0.82 61.39=50.34 （ m） 1-4 有一葉輪外徑為 300mm 的離心式風(fēng)機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速為 2890r/min 時(shí)。無(wú)限多葉片葉輪的理論全壓Tp是多少？設(shè)葉輪入口氣體沿徑向流入，葉輪出口的相對(duì)速度，設(shè)為半徑方向?？諝饷芏?=1.2kg/ 3m 。 解 ：氣體沿徑向流入1=90 又葉輪出口相對(duì)速度沿半徑方向2a=90 2u=2D60n= 0 .3 2 9 8 060 =46.79（ m/s） 由圖知2u=2uV=46.79m/s Tp=22uuV =1.2 46.79 46.79=2626.7（ Pa） 1-5 有一離心式風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)速 n=1500r/min，葉輪外徑2D=600mm，內(nèi)徑1D=480mm，葉片進(jìn)、出口處空氣的相對(duì)速度為1w=25m/s 及2w=22m/s， 它們與相應(yīng)的圓周速度的夾角分別為1=60，2=120，空氣密度 =1.2kg/ 3m 。繪制進(jìn)口及出口速度三角形，并求無(wú)限多葉片葉輪所產(chǎn)生的理論全壓Tp。 解：1u= 1n 60D= 0 .4 8 1 5 0 060 =37.68（ m/s） 2u=2D60n= 0 .6 1 5 0 060 =47.1（ m/s） 1mv=11sin aw =25 sin60 =21.65（ m/s） 2mv=22sin aw =22 sin120 =19.05（ m/s） 知 u 、mv、 可得速度三角形 18.2560c o s2568.37c o s 2111 au wuv （ m/s） 2uv=2u-2w 2cos a=47.1-22 cos120 =58.1（ m/s） 27.214518.2568.371.581.472.11122 uuT vuvup (Pa) 1-6 有一離心式水泵，在轉(zhuǎn)速 n=1480r/min 時(shí)，流量Vq=89L/s，揚(yáng)程 H=23m，水以徑向流入葉輪，葉輪內(nèi)的軸面速度1mv=3.6m/s。內(nèi)、外徑比1D/2D=0.5，葉輪出口寬度2b=0.122D，若不計(jì)葉輪內(nèi)的損失和葉片厚度的影響，并 設(shè) 葉輪進(jìn)口葉片的寬度1b=200mm，求葉輪外徑2D、出口寬度2b及葉片進(jìn)、出口安裝角1a和2a。 解 ：由Vq=1D 1b 1mV得1D=11Vmqbv = 389 100.2 3.6 =0.039(m)=39mm 由1D/2D=0.5 得 2D=21D=2 390=78(mm) 2b=0.122D=9.36mm 1u= 1n 60D= 0 .0 3 9 1 4 8 060 =3.02（ m/s） tg1a=11mvu= 3.63.02=1.192 得1a=50 2u=2D60n= 0 .0 7 8 1 4 8 060 =6.04（ m/s） 2mv=22VqDb= 38 9 1 00 .0 7 8 0 .0 0 9=38.8（ m/s） 由TH=22uuVg =23 得2uV=37.31（ m/s） 806.08.38/31.3704.6/ 2222 mua vvuc t g 85.1282 a （數(shù)據(jù)有問題，離心泵出口安裝角應(yīng)是銳角，即后彎式葉片） 1-7 有一離心式風(fēng)機(jī)，葉輪外徑2D=600mm，葉輪出口寬度2b=150mm，葉片出口安裝角2a=30，轉(zhuǎn)速 n=1450r/min。設(shè)空氣在葉輪進(jìn)口處無(wú)預(yù)旋，空氣密度 =1.2kg/ 3m ，試求： （ 1） 當(dāng)理論流量,VTq=10000 3m /h 時(shí)，葉輪出口的相對(duì)速度2w和絕對(duì)速度2v； （ 2） 葉片無(wú)限多時(shí)的理論全壓Tp； （ 3） 葉片無(wú)限多時(shí)的反作用度 ； （ 4） 環(huán)流系數(shù) K 和有限葉片理論全壓Tp（設(shè)葉片數(shù) z=12） 解 ： （ 1）2u= 2D60n= 0 .6 1 4 5 060 =45.53（ m/s） 由,VTq=2D 2b 2mV得2mV= ,22VTqDb = 100003 6 0 0 0 . 6 0 . 1 5 =9.83（ m/s） 2w=22sinmaV = 9.83sin30 =19.66（ m/s） 2V= 222 2 2 2 22 c o s aw u w u = 221 9 . 6 6 4 5 . 5 3 2 1 9 . 6 6 4 5 . 5 3 c o s 3 0 =30.15（ m/s） （ 2） 2u=45.53m/s 2mV=9.83m/s 2uV=2u 2mVctg2a=45.53-9.83 ctg30 =28.5（ m/s） Tp=2u 2uV=1.2 45.53 28.5=1557.3（ Pa） （ 3） =1222uVu=1 28.52 45.53=0.687 由風(fēng)機(jī)的斯托道拉公式： K 122,22 2 2s i n()aVTauqzuD b t g K 1 4 5 . 5 3 s i n 3 0100001 2 ( 4 5 . 5 3 )3 6 0 0 0 0 . 6 0 . 1 5 3 0tg =0.79 Tp=KTp=0.79 1557.3=1230.3（ Pa） 1-8 有一軸流式風(fēng)機(jī)，在葉輪半徑 380mm 處。空氣以1v=33.5m/s 的速度沿軸向流入葉輪，當(dāng)轉(zhuǎn)速 n=1450r/min 時(shí)，其全壓 p =692.8Pa，空氣密度 =1.2kg/ 3m ，求該半徑處的平均相對(duì)速度 w的大小和方向。 解 ： u =60Dn= 67.5760 1450238.014.3 （ m/s） awv1=33.5（ m/s） 2uv pu= 01.1067.572.1 8.692 （ m/s） 由題知軸向進(jìn)入 01 uv，所以 uwu 1。 66.4701.1067.5722 uu vuw(m/s) 42.622 66.4767.575.3322222121 uuwwvw m/s 34.3266.4767.57 35.3322211 a r c t gwwva r c t guu 1-9 有一單級(jí)軸流式水泵，轉(zhuǎn)速 n=580r/min，在葉輪直徑 700mm 處，水以1v=5.8m/s的速度沿軸向流入葉輪，又以圓周分速2uv=2.3m/s 從葉輪流出，試求yc bt為多少？設(shè) =1。 解： u =60Dn= 25.2160 5807.014.3 （ m/s） 8.51 aa vwv（ m/s） 由題知軸向進(jìn)入 01 uv，所以 uwu 1。 95.183.225.2122 uu vuw(m/s) 09.1695.1825.21 8.522211 a r c t gwwva r c t guu 207.009.16/1109.16s i n8.503.22/1s i n2 12 tgtgtgtgv vvtbcauuy 1-10 有一后置導(dǎo)葉型軸流式風(fēng)機(jī)，在外徑2D=0.47m 處，空氣從軸向流入，av=30m/s，在轉(zhuǎn)速 n=2000r/min 時(shí)，圓周分速2uv=5.9m/s，求ybc t。設(shè) =1。 解： u =60Dn= 19.4960 2 0 0 047.014.3 （ m/s） 301 aa vwv（ m/s） 由題知軸向進(jìn)入 01 uv，所以 uwu 1。 29.439.519.4922 uu vuw(m/s) 97.3229.4319.49 3022211 a r c t gwwva r c t guu 208.097.32/1197.32s i n3009.52/1s i n2 12 tgtgtgtgv vvtbcauuy 1-11 有一單級(jí)軸流式水泵，轉(zhuǎn)速為 375r/min，在直徑為 980mm 處，水以速度1v=4.01m/s 軸向流入葉輪，在出口以2v=4.48m/s 的速度流出。試求葉輪進(jìn)出 口 相對(duì)速度的角度變化 值 （2 1）。 解： u =60Dn= 0 .9 8 3 7 560 =19.23（ m/s） 水軸向流入 1uv=0 2uv= 222 avv= 2221vv= 201.448.4 22 （ m/s） 由速度三角形可知：1tg=avu=1vu= 4.0119.23=0.2085 得1= 78.11 由2tg=2auvuv = 12uvuv = 2327.0223.19 01.4 得 2 = 10.13 2 1= 78.1110.13 1.32 1-12 有一單級(jí)軸流式風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)速 n=1450r/min，在半徑為 250mm 處，空氣沿軸向以 24m/s 的速度流入葉輪，并在葉輪入口和出口相對(duì)速度之間偏轉(zhuǎn) 20，求此時(shí)的理論全壓Tp。空氣密度 =1.2kg/ 3m 。 解： u =60Dn= 94.3760 1450225.014.3 （ m/s） 6326.094.37 2411 uvtg 32.321 32.522012 43.88332.5232.322494.372.121 c t gc t gc t gc t guvp aT Pa 第二章 2-1 有一葉輪外徑為 460mm 的離心式風(fēng)機(jī)，在轉(zhuǎn)速為 1450r/min 時(shí)，其流量為5.1 3m /s，試求風(fēng)機(jī)的全壓與有效功率。設(shè)空氣徑向流入葉輪，在葉輪 出口處的相對(duì)速度方向?yàn)榘霃椒较颍O(shè)其 p /Tp=0.85， =1.2kg/ 3m 。 解：2u=260Dn= 0 .4 6 1 4 5 060 =34.9（ m/s） 葉輪出口處的相對(duì)速度為半徑方向 2=902uV=2u Tp=2u 2uV=1.2 34.9 34.9=1462.14（ Pa） p =0.85 Tp =0.85 1462.1=1242.82（ Pa） eP=1000vqP= 5.1 1242.81000=6.34（ kW） 2-2 有一單級(jí)軸流式水泵，轉(zhuǎn)速為 375r/min，入口直徑為 980mm，水以1v=4.01m/s的速度沿軸向流入葉輪，以2v=4.48m/s 的速度由葉輪流出，總揚(yáng)程為 H=3.7m，求該水泵的流動(dòng)效率h。 解： u =60Dn= 39 8 0 1 0 3 7 560 =19.23（ m/s） 水沿軸向流入 01 uV 1V=1aV=2aV=4.01m/s 2uv= 22avv= 224 .4 8 4 .0 1 =1.998(m/s) TH= 9.30998.18.9 23.1912 uu VVgum h=THH =3.73.9 =0.949=94.9% 2-3 有一離心式水泵，轉(zhuǎn)速為 480r/min，總揚(yáng)程為 136m 時(shí)，流量Vq=5.7 3m /s，軸功率為 P =9860KW，其容積效率與機(jī)械效率均為 92%，求流動(dòng)效率。設(shè)輸入的水溫度及密度為： t=20 ， =1000kg/ 3m 。 解： =ePP=1000Vgq HP= 1 0 0 0 5 . 7 1 3 61 0 0 0 9 8 6 0g =0.77 又 =h V m h=Vm = 0.770.92 0.92 =0.91=91% 2-4 用一臺(tái)水泵從吸水池液面向 50m 高的水池輸送Vq=0.3 3m /s 的常溫清水（ t=20 ， =1000kg/ 3m ），設(shè)水管的內(nèi)徑為 d =300mm，管道長(zhǎng)度 L =300m，管道阻力系數(shù) =0.028，求泵所需的有效功率。 解： 根據(jù)伯努 利 方程 1z+1pg+ 212vg+H =2z+2pg+ 222vg+wh 由題知：1z 2z=50； 1p=2p=0； 1v=2v 1v=2v=24Vqd=20.30.34=4.246（ m/s） wh= ld22vg= 76.258.92 246.43.0300028.02 m 代入方程得 H =75.76(m) eP=1000Vgq H= 7.2221000 76.753.08.91000 （ kW） 2-5 設(shè)一臺(tái)水泵流量Vq=25L /s，出口壓力表讀數(shù)為 323730Pa，入口真空表讀數(shù)為 39240Pa，兩表位差為 0.8m，（壓力表高，真空表低），吸水管和排水管直徑為1000mm 和 750mm，電動(dòng)機(jī)功率表讀數(shù)為 12.5kW，電動(dòng)機(jī)效率g=0.95， 求軸功率、有效功率、泵的總功率（泵與電動(dòng)機(jī)用聯(lián)軸器直接連接）。 解： 由題知：2eP=323730Pa，1vP=39240Pa，1eP=1vP= 39240Pa 12 zz =0.8m，1d=1000mm=1m ，2d=750mm=0.75m gP=12.5kW， g=0.95， tm=0.98 032.0114.31 0 0 0 2544 2211 dqv v m/s 057.075.014.31 0 0 025442222 dqv vm/s 1z+1pg+ 212vg+H =2z+2pg+ 222vg 得： H = 12 zz + 21ppg + 22212vvg =0.8+ 3 2 3 7 3 0 ( 3 9 2 4 0 )1 0 0 0 9 . 8 8.92 032.0057. 22 =37.84m eP=1000Vgq H= 31 0 0 0 9 . 8 2 5 1 0 3 7 . 8 41000 =9.27（ KW ） P = gP tm g =12.5 0.98 0.95=11.64（ KW ） = ePP 100%= 9.311.64 100%=79.6% 2-6 有一送風(fēng)機(jī)， 其 全壓是 1962Pa 時(shí)，產(chǎn)生Vq=40 3m /min 的風(fēng)量，其全壓效率為 50%，試求其軸功率。 解 ： P =1000Vqp= 62.25.0100060 196240 （ kW） 2-7 要選擇一臺(tái)多級(jí)鍋爐給水泵，初選該泵轉(zhuǎn)速 n=1441r/min，葉輪外 徑2D 300mm，流動(dòng)效率 h =0.92，流體出口絕對(duì)速度的圓周分速為出口 圓周速度的 55%，泵的總效率為 90%，輸送流體密度 =961 3/kg m ，要求滿足揚(yáng)程H =176m，流量 Vq =81.6 3m /h，試確定該泵所需要的級(jí)數(shù)和軸功率各為多少（設(shè)流體徑向流入，并不考慮軸向渦流的影響） ? 解：2u=260Dn= 0 .3 1 4 4 160 =22.62（ m/s） 由題知：2uv=0.552u=0.55 22.62=12.44（ m/s） TH=22uuvg= 2 2 .6 2 1 2 .4 49 .8=28.7（ m） 42.2692.07.281 hTHH (m) 766.642.261761 HHi(級(jí) ) 7.419.036001000 1766.818.996110001000 HgqPP Ve kW 2-8 一臺(tái) G4-73 型離心式風(fēng)機(jī)，在工況 1（流量Vq=70300 3m /h，全壓 p =1441.6Pa，軸功率 P =33.6kW ）及工況 2（流量Vq=37800 3m /h，全壓 p =2038.4Pa，軸功率P =25.4kW ）下運(yùn)行，問該風(fēng)機(jī)在哪種工況下運(yùn)行較為經(jīng)濟(jì)？ 解： 工況 1：1= ePP=1000VqpP= 6.3336001000 6.144170300 100%=83.78% 工況 2：2= ePP=1000VqpP=4.2536001000 4.203837800 100%=84.26% 2 1 在工況 2 下運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)。 第三章 相似理論 3-1 有一離心式送風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)速 n=1450r/min，流量Vq=1.5 3m /min，全壓 p =1200Pa，輸送空氣的密度為 =1.2 3/kg m 。今用該風(fēng)機(jī)輸送密度 =0.9 3/kg m 的煙氣，要求全壓與輸送空氣時(shí)相同，問此時(shí)轉(zhuǎn)速應(yīng)變?yōu)槎嗌伲苛髁坑譃槎嗌伲?解： 由題知： pmDD=1 ；各效率相等，pp=mp 根據(jù)全壓相似關(guān)系 pmpp= pm 2()pmDD 2()pmnn= pm 2()pmnn=1 得mn=pn pm=1450 1.20.9=1674.32( r/min) 流量與密度無(wú)關(guān)，根據(jù)相似關(guān)系 VpVmqq= pmnn 得 Vmq=mVppnqn= 1674.321.51450=1.73( 3m /min) 3-2 有一泵轉(zhuǎn)速 n=2900r/min，揚(yáng)程 H=100m，流量Vq=0.17 3m /s，若用和該泵相似但葉輪外徑2D為其 2 倍的泵，當(dāng)轉(zhuǎn)速 n=1450r/min 時(shí)，流量為多少？ 解： 由題知：2mD=22pD ，由于兩泵相似 根據(jù)流量相似關(guān)系 VpVmqq= 2 32()pmDD pmnn= 31()2 29001450=14 得：Vmq= 8 1 4 5 0 0 .1 72900 =0.68（ 3m /s） 3-3 有一泵轉(zhuǎn)速 n=2900r/min，其揚(yáng)程 H=100m，流量Vq=0.17 3m /s，軸功率P =183.8KW 。現(xiàn)用一出口直徑為該泵 2 倍的泵，當(dāng)轉(zhuǎn)速 n=1450r/min 時(shí)，保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相似，問其軸功率應(yīng)是多少？ 解： 由于兩泵相似 且2mD=22pD 根據(jù)功率相似關(guān)系： pmPP= 2 52()pmDD 3()pmnn= 51()2 32900()1450=14 得：mP=4pP=4 183.8=735.2（ KW ） 3-4 G4-73 型離心風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)速 n=1450r/min 和2D=1200mm 時(shí)，全壓 p =4609Pa，流量Vq=71100 3m /h，軸功率 P =99.8KW ，若轉(zhuǎn)速變到 n=730r/min 時(shí)，葉輪直徑和氣體密度不變，試計(jì)算轉(zhuǎn)速變化后的全壓、流量和軸功率。 解： 由題可知 ： 22pmDD=1； pm=1 根據(jù)比例定律： pmpp= 2()pmnn= 21450()730=3.945 得 mp= 46093.945=1168.3（ Pa） VpVmqq= pmnn=1450730=1.9863 得Vmq=1.986Vpq =9863.171100=35795.2（ 3/mh） pmPP= 3()pmnn= 31450()730=7.837 得mP= 99.87.837=12.73（ KW ） 3-5 G4-73 型離心風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)速 n=1450r/min 和2D=1200mm 時(shí)，全壓 p =4609Pa，流量Vq=71100 3/mh，軸功率 P =99.8KW ，空氣密度 =1.2 3/kg m ，若轉(zhuǎn)速和直徑不變，但改為輸送鍋爐煙氣，煙氣溫度 t=200 ，當(dāng)?shù)卮髿鈮篴mbp=0.1MPa，試計(jì)算密度變化后的全壓、流量和軸功率。 解： 由題知 22pmDD=1 pmnn=1 由于流量與密度無(wú)關(guān) 所以流量Vq不變 ， 71100Vmqm3/h 763.01 0 1 3 2 5101.0200273 27334.11 0 1 3 2 5273 273 60 ptm kg/m3 全壓mp=mp pp= 56.293046092.1763.0 Pa 軸功率mP=mp pP= 46.638.992.1763.0 kW 3-6 葉輪外徑2D=600mm 的風(fēng)機(jī)，當(dāng)葉輪出口處的圓周速度為 60m/s，風(fēng)量Vq=300 3 / minm 。有一與它相似的風(fēng)機(jī)2D=1200mm，以相同的圓周速度運(yùn)轉(zhuǎn)，求其風(fēng)量為多少？ 解： 由題知：圓周速度相同 可得 u = 260ppDn = 260mmDn=60 得 pmnn=22mpDD=1200600=2 根據(jù)相似流量關(guān)系 VpVmqq= 2 32()pmDD pmnn= 3600()1200 2=14 所以得Vmq=4Vpq=4 300=1200（ 3 / minm ） 3-7 有一風(fēng)機(jī)， 其 流 量Vq=20 3/ms，全壓 p =460Pa，用電動(dòng)機(jī)由皮帶拖動(dòng)，因皮帶滑動(dòng)，測(cè)得轉(zhuǎn)速 n=1420r/min，此時(shí)所需軸功率為 13KW 。如改善傳動(dòng)情況后，轉(zhuǎn)速提高到 n=1450r/min，問風(fēng)機(jī)的流量、全壓、軸功率將是多少？ 解： 由于是同一風(fēng)機(jī)，所以滿足相似 由題知： pmDD=1 pm=1 根據(jù)比例定律 VpVmqq= pmnn 得 Vmq=Vpq mpnn=20 14501420=20.42（ 3/ms） pmp= 2()pmnn 得mp=pp 2()mpnn=460 21450()1420=479.58（ Pa） pmPP= 3()pmnn 得mP=pP 3()mpnn=13 31450()1420=13.84（ KW ） 3-8 已知某鍋爐給水泵，最佳工況點(diǎn)參數(shù)為：Vq=270 3/mh， H =1490m，n =2980r/min， i =10 級(jí)。求其比轉(zhuǎn)數(shù) sn 。 解：sn=343.65()VnqHi=342703 . 6 5 2 9 8 036001490()10=69.85 3-9 某單級(jí)雙吸泵的最佳工況點(diǎn)參數(shù)為Vq=18000 3/mh， H =20m， n =375r/min。求其比轉(zhuǎn)數(shù)sn。 解： 由于是單級(jí)雙吸泵 sn=3 43.65 2()VqnH=3 4180003 . 6 5 3 7 52 3 6 0 0( 2 0 ) =228.83 3-10 G4-73-11No18 型鍋爐送風(fēng)機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速 n =960r/min 時(shí)的運(yùn)行參數(shù)為：送風(fēng)量Vq=19000 3/mh，全壓 p =4276Pa；同一系列的 No8 型風(fēng)機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速 n =1450r/min時(shí)的送風(fēng)量Vq=25200 3/mh，全壓 p =1992Pa，它們的比轉(zhuǎn)數(shù)是否相等？為什么？ 解： 兩臺(tái) 風(fēng)機(jī) 的 比轉(zhuǎn)數(shù) 分別為 yn=3420()Vnqp=434276360019000960 =4.17 yn=3420()Vnqp=3 42520014503600(1 9 9 2 ) =12.87 比轉(zhuǎn)數(shù)不相等，因?yàn)橐慌_(tái)風(fēng)機(jī)在不同工況下有不同的比轉(zhuǎn)數(shù)，一般用最高效率點(diǎn)的比轉(zhuǎn)數(shù)，作為相似準(zhǔn)則的比轉(zhuǎn)數(shù)。所以題中的兩臺(tái)風(fēng)機(jī)（同一系列）在最高效率點(diǎn)的比轉(zhuǎn)數(shù)是相同的，但題中給出的工況不同，所以比轉(zhuǎn)數(shù)不同。 第四章 泵的汽蝕 4-1 除氧器內(nèi)液面壓力為 117.6 310 Pa，水溫為該壓力下的飽和溫度 104 ，用一臺(tái)六級(jí)離心式給水泵，該泵的允許汽蝕余量 h=5m，吸水管 路 流動(dòng)損失水頭約為 1.5m，求該水泵應(yīng)裝在除氧器內(nèi)液面下多少米？ 解： gH=evPPg h wh ePvP 倒灌高度 gH= h wh 5 1.5 6.5（ m） 4-2 有一臺(tái)單級(jí)離心泵，在轉(zhuǎn)速 n=1450r/min 時(shí)，流量為 2.6 3 / minm ，該泵的汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù) c=700?，F(xiàn)將這臺(tái)泵安裝在地面上進(jìn)行抽水，求吸水面在地面下多少米時(shí)發(fā)生汽蝕。 設(shè)：水面壓力為 98066.5Pa，水溫為 80 （ 80 時(shí)水的密度 =971.4 3/kg m ），吸水管內(nèi)流動(dòng)損失水頭為 1m。 解： c 345.62()Vrnqh 得rh 4 35 .6 2()Vnqc 4 32 . 65 . 6 2 1 4 5 060()700 3.255（ m） 由于發(fā)生汽蝕條件為ahrhch ahrh 3.255（ m） 根據(jù) t 80 ， 971.4 3/kg m 查表 4-2 知VH 4.97m gHePgVHahwh 98066.5971.4 9.8 4.97 3.255 1 1.076（ m） 4-3 有一吸入口徑為 600mm 的雙吸單級(jí)泵，輸送 20 的清水時(shí)，Vq=0.3 3/ms，n =970r/min， H =47m，汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù) c =900。試求： 在吸水池液面壓力為大氣壓力時(shí)，泵的允許吸上真空高度 sH為多少？ 該泵如用于在海拔 1500m 的地方抽送 t =40 的清水，泵的允許吸上真空高度sH又為多少？ 解：由題知：?jiǎn)渭?jí)雙吸泵 c 3 45.62 2()Vrqnh 900 得rh 3.12（ m） chrh 3.12 h ch+K 3.12+0.3 3.42（ m） 由VqsAv 得 svVqA20.30.64 1.06 （ m/s） 查表 4-1 及 4-2 得ambH 10.3（ m）VH 0.238（ m） sHevPPg 22svg h 10.3 0.238 0.057 3.42 6.7（ m） 海拔 1500m 查表 4-1 ambH 8.6 t =40 查表 4-2 VH 0.752 sH sH 10.33 ambH 0.24 VH 6.7 10.33 8.6 0.24 0.752 4.46（ m） 4-4 在泵吸水的情況下，當(dāng)泵的幾何安裝高度gH與吸入管路的阻力損失之和大于6 410 Pa 時(shí)，發(fā)現(xiàn)泵剛開始汽化。吸入液面的壓力為 101.3 310 Pa，水溫為 20 ，試求水泵裝置的有效汽蝕余量為多少？ 解：ahchevPPg (gHwh) 976.38.91000 106238.08.91000 103.101 43 （ m） 4-5 有一離心式水泵：Vq=4000 /Ls， n =495r/min，倒灌高度為 2m，吸入管路阻力損失為 6000Pa，吸水液面壓力為 101.3 310 Pa，水溫為 35 ，試求水泵的汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù) c 。 解： rhahevPPggHwh 25.118.974.988 6000258.08.974.988 103.1013 m c 345.62()Vrnqh4325.111 0 0 04 0 0 049562.5 905 4-6 有一臺(tái)吸入口徑為 600mm 的雙吸單級(jí)泵，輸送常溫水，其工作參數(shù)為：Vq=880 /Ls，允許吸上真空高度為 3.2m，吸水管路阻力損失為 0.4m，試問該泵裝在離吸水池液面高 2.8m 處時(shí)，是否能正常工作。 解： 11.36.014.31000 88044 22 DqV Vs m/s mmhgVHsHgws 8.23.24.08.9211.32.3222 所以不能正常工作。 4-7 有一臺(tái)疏水泵，疏水器液面壓力等于水的飽和蒸汽壓力，已知該泵的 h =0.7m，吸水管水力損失為 0.2m，問該泵可安裝在疏水器液面下多少米？ 解：由題知：evPP 所以 gH= h wh 0.7 0.2 0.9（ m） *例】 在海拔 500m 某地安裝一臺(tái)水泵，其輸水 qV=135L/s，輸送水溫 t =30，該泵樣本上提供的允許吸上真空高度 Hs =5.5m.吸水管內(nèi)徑 d=250mm, 設(shè)吸入管路總損失 hs=0.878m。 求： Hg應(yīng)為多少？ 【解】 由表查得海拔 500m 力時(shí)大氣壓 強(qiáng) pa= 9.51 104Pa，由附錄查得水溫為 t =30時(shí)的飽和蒸汽壓強(qiáng) pV =4.2365kPa。查表得 30水的密度 =995.6 /m3。修正后的吸上真空高度為： ss 1 0 . 3 3 0 . 2 4gaVppHH 49 . 5 1 1 0 4 2 3 6 . 55 . 5 1 0 . 3 3 0 . 2 4 4 . 7 1 6 ( m )9 9 5 . 6 9 . 8 0 6 )s/m(752.225.014.3 1013544 232s dqAq VV 2 2s 2 . 7 5 2 0 . 3 8 5 ( m )2 g 2 9 . 8 0 6 所以，泵的幾何安裝高度應(yīng)為： 2sg s s 4 . 7 1 6 0 . 3 8 5 0 . 8 7 8 3 . 4 5 3 ( m )2gH H h 泵與風(fēng)機(jī)（課后習(xí)題答案） 第五章 5-1 水泵在 n=1450r/min 時(shí)的性能曲線繪于圖 5-48 中，問轉(zhuǎn)速為多少時(shí)水泵供給管路中的流量為 Hc=10+17500qv2（ qv 單位以 m3/s 計(jì)算）？已知管路特性曲線方程 Hc=10+8000qv2（ qv 單位以 m3/s 計(jì)算）。 【解】根據(jù) Hc=10+8000qv2 取點(diǎn)如下表所示，繪制管路特性曲線： qv(L/s) 0 10 20 30 40 50 qv(m3/s) 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 Hc（ m） 10 10.8 13.2 17.2 22.8 30 管路特性曲線與泵并聯(lián)前性能曲線交于 M 點(diǎn)（ 46L/s， 27m） 同一水泵，且輸送流體不變，則根據(jù)相似定律得： 5-2 某水泵在管路上工作，管路特性曲線方程 Hc=20+2000qv2（ qv 單位以 m3/s計(jì)算），水泵性能曲線如圖 5-49 所示，問水泵在管路中的供水量是多少？若再并聯(lián)一臺(tái)性能相同的水泵工作時(shí)，供水量如何變化？ 【解】繪出泵聯(lián)后性能曲線 根據(jù) Hc=20+2000qv2 取點(diǎn)如下表所示，繪制管路特性曲線： qv(L/s) 0 10 20 30 40 50 60 qv(m3/s) 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 Hc（ m） 20 20.2 20.8 21.8 23.2 25 27.2 管路特性曲線與泵并聯(lián)前性能曲線交于 C 點(diǎn)（ 33L/s， 32m） 管路特性曲線與泵并聯(lián)后性能曲線交于 M 點(diǎn)（ 56L/s， 25m） . 5-3 為了增加管路中的送風(fēng)量，將 No.2 風(fēng)機(jī)和 No.1 風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作，管路特性曲線方程為 p=4 qv2（ qv 單位以 m3/s 計(jì)， p 以 pa計(jì)）， No.1 及 No.2 風(fēng)機(jī)的性能曲線繪于圖 5-50 中，問管路中的風(fēng)量增加了多少？ 【解】根據(jù) p=4 qv2 取點(diǎn)如下表所示，繪制管路特性曲線： qv(103m3/h) 0 5 10 15 20 25 qv(m3/s) 0 1.4 2.8 4.2 5.6 7 p（ pa） 0 7.84 31.36 70.56 125.44 196 管路特性曲線與 No.2 風(fēng)機(jī)和 No.1 風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作后性能曲線交于點(diǎn) M（ 33103m3/h， 700pa） 于單獨(dú)使用 No.1 風(fēng)機(jī)相比增加了 33 103-25 103=8 m3/h 5-4 某鍋爐引風(fēng)機(jī)，葉輪外徑為 1.6m， qv-p 性能曲線繪于圖 5-51 中，因鍋爐提高出力，需改風(fēng)機(jī)在 B 點(diǎn)（ qv=1.4 104m3/h， p=2452.5pa）工作 ，若采用加長(zhǎng)葉片的方法達(dá)到此目的，問葉片應(yīng)加長(zhǎng)多少？ 【解】鍋爐引風(fēng)機(jī)一般為離心式，可看作是低比轉(zhuǎn)速。 求切割直線： vvBBqpqp06.6306.631400036005.2452Km i n/r114246 145030mmpmp vvv qnnqq ， 描點(diǎn)做切割直線 qv(104m3/h) 2 4 6 8 10 12 14 qv(m3/s) 5.56 11.11 16.67 22.22 27.78 33.36 38.89 p（ pa） 350.6 700.6 1051.2 1401.2 1751.8 2103.7 2452.4 切割直線與泵性能曲線交于 A（ 11 m3/h， 2000 pa） A 點(diǎn)與 B 點(diǎn)為對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)，則由切割定律 得 m8.1)1114(DD)( 22222 ，DDqqvv 則應(yīng)加長(zhǎng) 1.8-1.6=0.2m 5.5 略 5-6 8BA-18 型水泵的葉輪直徑為 268mm，車削后的 8BA-18a 型水泵的葉輪直徑為 250mm，設(shè)效率不變，按切割定律計(jì)算 qv、 H、 P。如果把 8BA-18a 型水泵的轉(zhuǎn)速減至 1200r/min，假設(shè)效率不變，其 qv、 H、 P 各為多少？ 8BA-18 型水泵額定工況點(diǎn)的參數(shù)為： n=1450r/min， qv=7.9L/s， H=18m， P=16.6kW， =84%。 【解】根據(jù)公式得： 可知該泵為低比轉(zhuǎn)速，可用 如下切割定律求出切割后的 qv、 H、 P，其值如下： 對(duì) 8BA-18a 型水泵只改變轉(zhuǎn)速，可根據(jù)相似定律計(jì)算泵的 qv、 H、 P，其值如下： 5-7 有兩臺(tái)性能相同的離心式水泵（其中一臺(tái)的性能曲線繪于圖 5-12 上），并聯(lián)在管路上工作，管路特性曲線方程 Hc=0.65qv2（ qv 單位以 m3/s 計(jì)算 ） 。問當(dāng)一臺(tái)64.2218 109.71450Hn 4/334/3s vqnkW35.156.16)260250()(64.1681)260250()(L/s3.77.9)260250()(442222222222PDDPPmHDDHHqDDqqvvv，kW51.1035.1514501200m4.1164.1614501200/04.6145012003.722mp22mpmmpmp）（，）（）（，）（，mmpmmpvvvPnnPPHnnHHsLqnnqq水泵停止工作時(shí)，管路中的流量減少了多少？ 【解】根據(jù) Hc=0.65qv2 取點(diǎn)如下表所示，繪制管路特性曲線： qv(m3/h) 0 10 103 20 103 30 103 40 103 qv(m3/s) 0 2.78 5.56 8.33 11.12 Hc（ m） 0 5.02 20.09 45.10 80.38 同時(shí)繪出兩臺(tái)性能相同的泵并聯(lián)后的性能曲線 畫圖得管路特性曲線與泵并聯(lián)后性能曲線交于 M 點(diǎn)（ 36 103 m3/h， 65m） . 與單獨(dú)一臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)的交于 C 點(diǎn)（ 28 103 m3/h， 40m） 管路中的流量減少了 36 103-28 103=8 103 m3/h 5-8 n1=950r/min 時(shí)，水泵的特性曲線繪于圖 5-53 上，試問當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速減少到n2=750r/min 時(shí)，管 路中的流量減少多少？管路特性曲線方程為 Hc=10+17500qv2（ qv單位以 m3/s 計(jì)算）。 【解】根據(jù) Hc=10+17500qv2 取點(diǎn)如下表所示，繪制管路特性曲線： qv(L/s) 0 10 20 30 40 50 qv(m3/s) 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 Hc（ m） 10 11.75 17 25.75 38 53.75 管路特性曲線與泵性能曲線交于 M 點(diǎn)（ 39.8L/s， 37m） . 同一臺(tái)泵，輸送相同流體有 減少量為： 39.8-31.4=8.4（ L/s） 5-9 在轉(zhuǎn)速 n1=2900r/min 時(shí)， ISI25-100-135 型離心水泵的 qv-H 性能曲線繪于圖5-54 所示。管路性能曲線方程式 Hc=60+9000qv2（ qv 單位以 m3/s 計(jì)算）。若采用變速調(diào)節(jié)，離心泵向管路系統(tǒng)供給的流量 qv=200m3/h，這時(shí)轉(zhuǎn)速 n2為多少？ 【解】根據(jù) Hc=60+9000qv2 取點(diǎn)如下表所示，繪制管路特性曲線： qv(m3/h) 0 40 80 120 160 200 240 280 qv(m3/s) 0 0.011 0.022 0.033 0.044 0.055 0.066 0.077 Hc（ m） 60 61.11