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文檔簡介
1、第二章流體輸送機(jī)械【2-1】某離心泵用15 C的水進(jìn)行性能實驗,水的體積流量為離心泵特性540m 3/h,泵出口壓力表讀數(shù)為350kPa,泵入口真空表讀數(shù)為30kPa。若壓力表與真空表測壓截面間的垂直距離為350mm,吸入管與壓出管內(nèi)徑分別為350mm 及310 mm,試求泵的揚(yáng)程。解 水在 15 C時 P =995.7kg/m3,流量 qv=540m3/h壓力表Pm =350 kPa,真空表Pv =-30kPa (表壓)壓力表與真空表測壓點垂直距離h0 =0.35m管徑 * =0.35m, d2 =0.31m流速qV540/3600U1 =1.56m/s兀 2 兀 C CL 2-d1 -xQ
2、35)揚(yáng)程2 2H= h。Pv +U2U1 p 2g_0 35 +350x103 -(1000“加 20=981W(2)轉(zhuǎn)速 “1 =1450r/min 時流量 Cv =18m3/h,揚(yáng)程 出=20m 出0柱轉(zhuǎn)速“2 =1250 r / m i n流量1450 2/h21丿o o5 52 4X=14.9m HQ 柱“2 e 1250Cv 2 = Cv 1 =18 Xni管路特性曲線、工作點、等效率方程【2-4】用離心泵將水由敞口低位槽送往密閉高位槽,高位槽中的氣相表壓為98.1k Pa,兩槽液位相差4m且維持恒定。已知輸送管路為445mrh( 2.5mm,在泵出口閥門全開的情況下,整個輸送系統(tǒng)
3、的總長為20m (包括所有局部阻力的當(dāng)量長度),設(shè)流動進(jìn)入阻力平方區(qū),摩擦系數(shù)為0.02。在輸送范圍內(nèi)該離心泵的特性方程為H =28 _6c105qV ( CV的單位為m/s, H的單位為m)。水的密度可取為1000kg/m3。試求:(1)離心泵的工作點;(2)若在閥門開度及管路其他條件不變的情況下,而改為輸送密度為1200 kg/m3的堿液,則離心泵的工作點有何變化?(1)管路特性方程H =Ho 如2兀2g故管路特性方程H =14+3.23 曲 2離心泵特性方程H =286X105cv2其中Ho = Az+ 學(xué)=4 十d 53 . 1 盤 9.8105. 04:10 =14Pg10 X9.8
4、1兩式聯(lián)立28 6X105qV2 =14 +3.23X105qV2得工作點下的流量與壓頭qv =3.89X10 2m3/s , H =18.92m(2)當(dāng)改送密度為1200 kg/m3的堿液時,泵特性方程不變,此時管路特性方程H0= Az 詳 4 182 12.3Pg1 2 0沁 9.81流動進(jìn)入阻力平方區(qū),且閥門開度不變,則k不變。因此管路特性方程變?yōu)?2H =2.3+3.23X10 qV將該方程與泵特性方程聯(lián)立28 _6x105qV2 =12.3+3.23 c105qV2得新工作點下流量及壓頭qV =4.12x102m3/s, H =17.78m【2-5】在一化工生產(chǎn)車間,要求用離心泵將冷
5、卻水由貯水池經(jīng)換熱器送到另一敞口高位槽,如習(xí)題2-5附圖所示。已知高位槽液面比貯水池液面高出10m,管內(nèi)徑為IOtt75mm,管路總長(包括局部阻力的當(dāng)量長度在內(nèi))為400m。流體流動處于阻力平方區(qū),摩擦系數(shù)為 器的局部阻力系數(shù)為匕=32。0.03。流體流經(jīng)換熱離心泵在轉(zhuǎn)速n =2900r / mi n時的H -qv特性曲線數(shù)據(jù)見,31CV / m s 00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.008H / m2625.524.5232118.515.5128.5習(xí)題2-5a附圖試求:(1)管路特性方程;(2)工作點的流量與揚(yáng)程;(3)若采用改變轉(zhuǎn)速的方法,使
6、第問求得的工作點流量調(diào)節(jié)到3.5x10-m3/s,應(yīng)將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到多少?(參看例已知 d =0.075m, H- e=400m,A= 0 0 = 32管路特性方程2;=H 0 + kqV2-3)。=10 +0 =10mH2Of-=Jp.03 咒一+1=5.02X105兀 X9.81(0.075)(0.075)52H =10+5.02X10 qV工作點的流量與揚(yáng)程管路特性曲線的qv與計算值如下qV /m3 s 丄0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.008H /m1010.51214.51822.62834.642.1工作點流量qVA3=0.0045m / s,
7、揚(yáng)程Ha =9m H2O 將工作點流量從qVA =0.0045m3/s調(diào)節(jié)到 仏=0.0035m3 / s,泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)由2900r/min調(diào)節(jié)到多少?將qvc =0.0035m3/s代入管路特性方程,求得等效率方程H2=K VqHe =10 +5.02x105x(0 0035)2 =16.1H2O系數(shù) K =竺qve16.1 2 =1.31x106(O OO35 2)得等效率方程H =1.31 x106 2CV等效率方程的計算值如下H /m從 n = 2900r / min0.0011.310.0020.0030.0040.00455.2411.82126.5的泵特性曲線與等效率曲線的交點D,
8、得到=21m H2OqvD習(xí)題2-5b附圖=0.004m3 / s, H D流量為qVc =0.0035m3/s時的轉(zhuǎn)速為Q/CO OO35nc = riD 追=2900 X =2538r / minCvdO.004nD Tc x1oo =29O0 -2538 x1oo =12.5% nD29OO轉(zhuǎn)速變化小于 20%,效率基本不變。離心泵的并聯(lián)及串聯(lián)【2-6】若習(xí)題2-5第2問改為兩臺泵并聯(lián)操作,管路特性曲線不變,試求泵工作點的流量與揚(yáng)程。解 習(xí)題2-6附圖中點 A為工作點習(xí)題2-6附圖流量 qV =0.0053m3/s,揚(yáng)程 H =23.7m 水柱【2-7】若習(xí)題 2-4第2問改為兩臺泵串聯(lián)
9、操作,管路特性曲線不變,試求工作點的流量與揚(yáng)程。解 習(xí)題2-7附圖中點 A為工作點,流量 qV =0.0061m3/s,揚(yáng)程 H =30.02m 水柱離心泵的安裝高度【2-8】用型號為IS65 -50-125的離心泵,將敞口水槽中的水送出,吸入管路的壓頭損失為4m,當(dāng)?shù)丨h(huán)境大氣的絕對壓力為98kPa。吸入管送Hf =4m(H2O),查得泵的汽蝕余量Ah=2m(1) 20 C的水,飽和蒸氣壓Pv =23.38kPa ,密度 P = 998.2kg/m3試求:(1)水溫20 C時泵的安裝高度,(2)水溫80 C時泵的安裝高度。Po =98kPa (絕壓)解已知環(huán)境大氣壓力最大允許安裝高度為Hg允許
10、=P0 y -曲-送Hf-24 =1.62m(98 23.38) X103=998.2X9.81輸送20 C水時,泵的安裝高度Hg蘭1.62m80 C的水,飽和蒸氣壓Pv =47.38kPa,密度 P = 971.8kg/m3最大允許安裝高度為Hg 允許=_Hf=98977S69m輸送80 C水時,泵的安裝高度 Hg -069m85kPa。在操作【2-9】用離心泵將密閉容器中的有機(jī)液體送出,容器內(nèi)液面上方的絕壓為溫度下液體的密度為 850kg/m3,飽和蒸汽壓為72.12kPa。吸入管路的壓頭損失為1.5m,所選泵的允許汽蝕余量為3.0m?,F(xiàn)擬將泵安裝在液面以下 2.5m處,問該泵能否正常操作
11、?解泵的最大允許安裝高度Po PvL (85_72.12)X103Hg允許=晉-曲應(yīng) H-( 850X9.81-3.1.96m會發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。為而實際安裝高度 Hg實=-2.5m AHg允,說明此泵安裝不當(dāng),泵不能正常操作,保證泵的正常操作,泵應(yīng)至少安裝在液面下方3.5m或更低?!?-10】用離心泵輸送80 C熱水,今提出如下兩種方案(見習(xí)題2-10附圖)。若兩方案的管路長度(包括局部阻力的當(dāng)量長度)相同,離心泵的汽蝕余量h =2m。試問這兩種流程方案是否能完成輸送任務(wù)?為什么?環(huán)境大氣壓力為101.33kPa。習(xí)題2-10附圖解 水在 80 C時飽和蒸氣壓pv =47.38kPa,密度P=9
12、71.8kg/m3,汽蝕余量 姑=2m,大氣壓力 Po =101. 33kPa最大允許安裝高度為Hf(101.33 -47.38) X103寸=2 近971.8X9.81H f =3.665; H f第(2)方案的安裝高度Hg=7m,大于Hg允許,不能完成輸送任務(wù)。第(1)方案的安裝高度Hg=/m若 一1 3.66 -Zh f .則Zh f c103m3/h,全風(fēng)壓為1.569kPa。現(xiàn)想用它輸送密度為1.0kg/ m3的氣體,氣體流量為1.2103m3/h,全風(fēng)壓為 1.3kPa。試問該風(fēng)機(jī)是否能用?解通風(fēng)機(jī)銘牌上的風(fēng)量與全風(fēng)壓是在標(biāo)定條件(20 C,101.325kPa)下用空氣測定的,標(biāo)
13、定條件下空氣的密度為1.2kg / m3?,F(xiàn)在把氣體在操作條件下的流量1.27X103m3 /h及全風(fēng)壓1.3kPa換算為標(biāo)定條件下的風(fēng)量qV0及全風(fēng)壓 Pt0。127也0=1.058X1031.2m3/hPt0 =1.3X12 =1.56 kPa1.0被輸送氣在標(biāo)定條件下的風(fēng)量及全風(fēng)壓都稍低于通風(fēng)機(jī)銘牌上的風(fēng)量及全風(fēng)壓,該風(fēng) 機(jī)可以使用。12-16】有溫度為25 C、流量為60m3 / min的空氣,從101kPa壓縮到505kPa (均為絕對壓力),絕熱指數(shù)為1.4,試求空氣絕熱壓縮后的溫度,并求等溫壓縮和絕熱壓縮所需理論功率,假設(shè)為理想氣體。/ 、晤FJ .4 -1解(1)T2 可常P =(273+25 )惴廠=472K =199C(2)等溫壓縮Wis。旦In MP28 314x298-9-|n(5)=137.5kj/k
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