泵与风机杨诗成第四版习题和答案(4)

4-1 解： PegqvH10009.81170/360025.8/10000.76 PP15.7mvh

∴hmv0.760.92

0.900.924-2 离心风机叶轮外径D2=460mm,转速n=1450r/min,流量qv=s,υ1u∞=0,υ2u∞=u2,(1+P)=,流动效率ηh=,气体密度ρ= m3。试求风机的全压及有效功率。

4-2，解：

pT∞=ρ(u2v2u∞-u1 v1u∞)

{

∵v1u∞=0

∴pT∞=ρu2v2u∞=×14500.4614500.46=（Pa）

6060根据斯托道拉公式：K1，∴K10.855

1P1.17 ∴p= K·ηh·pT∞=××=（Pa）

Pe=pqv/1000=×1000= (kw)

4-3 离心风机n=2900r/min，流量qv=12800 m3/h，全压p=2630Pa，全压效率η=，求风机轴功率P为多少。

4-3

P=η Pe=×pqv/1000=×2630×12800/3600/1000= (kw)

4-4 离心泵转速为480r/min，扬程为136m，流量qv=s,轴功率P=9860kW。设容积效率、机械效率均为92%，ρ=1000kg/m3，求流动效率。

）

4-4解： PegqvH10009.815.7136/10000.77 PP9860hmv0.770.91

0.920.924-5 若水泵流量qv=25L/s,泵出口出压力表读数为320kPa，入口处真空表读数为40kPa，吸入管路直径d=100cm,出水管直径为75cm，电动机功率表读数为，电动机效率为，传动效率为。试求泵的轴功率、有效功率及泵的总效率。

4-5，解： 有效功率 ∵Pe=ρg·qv·H

22ppvv2121∵HZ2Z1hw g2g;

qv2d2pBpmH4gqvd1242g20h

w0.02521400=+0.00320.001=

19.62g2220.0250.75232000040000H49810∴Pe=ρg·qv·H/1000=9810××1000=(kw) 轴功率： P=电机输入功率Pg´ · ηg·ηd=××=(kw) 泵的总效率： Pe9.0100%100%81.82% p11.04-6 离心风机转速n=1450r/min，流量qv=min，风机的全压p=，ρ=m3。今用它输送密

度ρ=m3的烟气，风压不变，则它的转速应为多少实际流量为若干

4-6，解：1.转速n2 ~

（1）求出转速不变，仅密度变化后，风压的变化值。

根据相似定律，在转速不变时（同为1450r/min时），p1/p2=ρ1/ρ2 因此，假定转速不变，只是气体密度发生变化（变为ρ2=m3），则风压为：

p2=p1×ρ2/ρ1=×103×=900（Pa）

（2）同一台风机，其它条件不变，仅仅转速变化，符合相似定律：

p1/p2=（n1/n2）2

∴n2=n1p1/p2=14501.2/0.9=1674（r/min）

2.流量 根据相似定律：q1/q2=n1/n2

`

∴q2= q1×n2/n1=×1674/1450=（m3/min）

4-7 有一只可把15℃冷空气加热到170℃热空气的空气预热器，当它的流量qm=×103kg/h时，预热器及管道系统的全部阻力损失为150Pa，如果在该系统中装一只离心风机，问从节能的角度考虑，是把它装在预热器前，还是预热器后（设风机效率η=70%）

4-7解： 计算：装在预热器前消耗的功率Pe1 Pe1=pqv/1000

装在预热器前时（t=15℃），输送同样质量流量（qm=×103kg/h）的气体，体积流量为：（查的t=15℃时的气体密度为ρ1=m3）

qv1=qm/ρ1=×103/=×103（m3/h）= m3/s ∴Pe1=pqv=150×=（W）

消耗轴功率P= Pe1/η==（W） · 计算：装在预热器后消耗的功率Pe2 （查的t=170℃时的气体密度为ρ1=m3） qv1=qm/ρ1=×103/=×103（m3/h）= m3/s ∴Pe1=pqv=150×=（W）

消耗轴功率P2= Pe2/η==（W）

对比得出装在预热器前面消耗功率小，节能。

4-8 某系统中离心风机可在以下两种工况下工作：一种qv=20km3/h, p=1700Pa,P=60kW；另一种qv=100km3/h, p=980Pa,P=65kW。问在那种工况下工作经济

4-8 解：

]

同一种风机，在不同工况下工作时，比较那种经济，既是比较拿个工况效率高。 第一种工况 Pe1pqv20103/360017001100%100%15.74% 3PP601011第二种工况 Pe2pqv100103/36009802100%100%41.88% 3P2P65101所以，第二种工况经济

4-9 单级离心泵，性能参数n=1420r/min，qv=s,H=,P=。现若改用转速为2900r/min的电动机驱动，工况仍保持相似，则其各参数值将为多少

4-9 解：

因为各工况保持相似，所以满足相似定律： ]

即：流量： q1n1 ∴q2q1n273.52900150.1（L/s） q2n2n11420扬程： 22H1n1n29002∴H2H114.761.31（m） H2n21420n12功率： 33n1Pn29001∴P2P（kW） 2115.31420130.3P2n2n134-10 有台离心风机在转速为n=1000r/min时，能输送min空气（ρ=m3）,全压p=600Pa。今用它来输送燃气（ρ=m3），在相同转速时，产生的流量不变，但全压却降为500Pa。试证之。

4-10,解： 证明一：流体流量不变 \\

根据相似定律，在转速不变时，风机输出流量与所输送的流体密度无关，所以流量不变； 证明二：风压变化 根据相似定律，在转速不变时p1/p2=ρ1/ρ2

p2=p1×ρ2/ρ1=600×=500（Pa）

证毕。

4-11 4—(4—73)型离心通风机转速n=1450r/min，叶轮外径D2=1200mm时，全压p=4609Pa，流量qv=71 100m3/h,轴功率P=，空气密度ρ=m3。若风机的转速和直径都不变，但改为输送200℃的锅炉烟气，大气压力Pamb=×105Pa，试计算密度变化后的风机全压，流量和轴功率。

4-11,解：因为转速和直径都不变，只是密度发生变化，

]

在一个大气压条件下，200℃烟气密度为： kg/m3 ∴ q1/q2=1； p1/p2=ρ1/ρ2；P1/P2=ρ1/ρ2 ∴ q2=q1=71100m3/h;

p2= p1×ρ2 /ρ1 =4609×=2367（Pa） P2= P1×ρ2 /ρ1=×=（kW）

4-12 叶轮外径D2=600mm的通风机，当叶轮出口处的圆周速度60m/s，流量为300m3/min。有一与它相似的风机D2=1200mm，以相同圆周速度运转，求其风量为多少

4-12,解：

叶轮外径D2=600mm，当叶轮出口处的圆周速度60m/s，其转速n为： ∵ u2=nD2 ∴n=60u260601910r/min

60D20.6>

叶轮外径D2=1200mm，当叶轮出口处的圆周速度60m/s，其转速n为： ∴n=60u26060955r/min

D21.2根据相似定律：

q2D2q1D13Dn2 ∴qq221nD113n212009553

3001200（m/min） n6001910134-13 水泵转速n=2950r/min，H=128m，流量qv=min。为满足该流量拟采用ns=85—133

的多级泵，试计算要用几级叶轮。

4-13 解：

根据比转速定义：

nsnqv ∴iH0.5ns3.653/43.65nqvHi4/3

85当ns=85时，i1283.6529501.23/600.5|

4/32.69，取整i=3

133当ns=133时，i1283.6529501.23/600.54/34.88，取整i=5

∴根据计算得：要用3～5级离心泵。

4-14 在泵吸水的情况下，当泵的安装几何高度Hg与吸入管路的阻力损失之和大于60kPa时，发现泵刚开始汽蚀。吸入液面压力为，水温为20℃，试求水泵装置的有效汽蚀余量为多少

4-14，解：

根据有效汽蚀余量定义： △ha= p0/ρg- pυ/ρg -Hg-hw 根据题意：Hg+hw=60×103 Pa

20℃时水的pυ=2334 Pa

∴△ha= p0/ρg- pυ/ρg -Hg-hw=×103/9810-2334/9810-60×103/9810

#

=（m）

4-15 离心水泵在n=1450r/min下，扬程H=，流量qv=min。将该水泵装在地面抽水，问水面距泵中心线几米时泵发生汽蚀。设吸入液面压力为，水温为80℃，吸入管路阻力损失为104Pa。汽蚀比转速C=850。

4-15,解：

根据汽蚀比转速定义：

C5.62nqv，可计算出: 3/4hr4/35.62nqvhrC5.6214502.6/608504/32.51（m）

当hahr时发生汽蚀，所以：

ha2.51（m）（80℃时水的pυ=×103 Pa，ρ=m3）

∵ △ha= p0/ρg- pυ/ρg -Hg-hw

∴Hg= p0/ρg- pυ/ρg -hw-△ha

}

=×103/×- ×103/×- 104/×

=（m）

4-16 设除氧气内压力为×104Pa，饱和水温为104℃，吸入管路阻力损失为15kPa，给水泵必需汽蚀余量NPSHr为5m，试求给水泵的倒灌高度。

4-16,解：（100℃时水的pυ=×103 Pa，ρ=m3） ∵ △ha= p0/ρg- pυ/ρg -Hg-hw ∴Hg= p0/ρg- pυ/ρg -hw-△ha

=×104/×- ×103/×- 15×103/×-5 = =（m）

`

此时刚好发生汽蚀，为了使给水泵不发生汽蚀，应提供一定的富余量，

∴Hg= 单级双吸式泵的吸入口径d=600m，输送20℃的清水，在n=970r/min，qv=s，H=47m，C=900，吸入管路阻力损失ρghw=8000Pa，试求：

①吸入液面压力为时，泵的安装几何高度Hg；

②在吸入液面压力为86kPa，水温为40℃时，泵的安装几何高度Hg。

4-17因为是双吸式泵，两个吸入口，所以：

nC5.62qv2，可计算出:

4/34/3hr3/4q5.62nv2hrC0.35.6297029003.12（m）

①20℃时水的pυ=2334 Pa，ρ=1000kg/m3 ∵ △ha= p0/ρg- pυ/ρg -Hg-hw

;

∴Hg= p0/ρg- pυ/ρg -hw-△ha

=×103/(1000×- ×103/(1000×- 8×103/(1000× =（m）

此时刚好发生汽蚀，为了使给水泵不发生汽蚀，应提供一定的富余量， ∴Hg=时水的pυ=7375 Pa，ρ=m3 ∵ △ha= p0/ρg- pυ/ρg -Hg-hw ∴Hg= p0/ρg- pυ/ρg -hw-△ha

=86×103/×- ×103/×- 8×103/× =（m）

此时刚好发生汽蚀，为了使给水泵不发生汽蚀，应提供一定的富余量，

!

∴Hg= 一单级离心泵，转速n=1450r/min时，流量qv=min，该泵的汽蚀比转速C=700,。现将这台泵安装在地面上抽水，求吸水距地面多少距离时发生汽蚀。设吸水面压力为98kPa，水温t=80℃，吸入管路阻力损失为104Pa。

4-18，解：

∵C5.62nqv，可计算出:

hr3/4∴h5.62nqvrC4/35.6214502.6/607004/33.25（m）

又已知：（80℃时水的pυ=×103 Pa，ρ=m3）

Hg= p0/ρg- pυ/ρg -hw-△ha

=98×103/×- ×103/×- 10×103/× =（m）

此时刚好发生汽蚀

（

4-19 单级双吸泵吸入口径d=600mm，输送20℃清水时，qv=s,n=970r/min，H=45m，汽蚀比转速C=950。试求：

①在吸入液面压力为大气压力时，泵的允许吸上真空高度[HS]为多少

②吸入液面压力为90kPa,输送45℃清水时，泵的允许吸上真空高度[Hs]为多少

4-19，解：因为是双吸式泵，两个吸入口，所以：

nC5.62qv2，可计算出:

4/3hr3/44/3q5.62nv∴2hrC5.629700.5/29504.08（m）

①20℃时水的pυ=2334 Pa，ρ=1000kg/m3

由△ha=（ps/ρg+υs2/2g）- pυ/ρg 及HS= （pamb- ps）/ρg 可得出：HS= （p0- pυ）/ρg+υs2/2g-△ha $

根据已知：单级双吸泵吸入口径d=600mm，qv=s，可计算出泵入口水流速度υs： υs=

qv0.541.77(m/s) 22d0.64∴刚好发生汽蚀时的吸上真空高度为： HS= （p0- pυ）/ρg+υs2/2g-△hr =（××103）/(1000×+(2× =（m） [HS]= HS = 45℃时水的pυ=×103 Pa，ρ=m3 刚好发生汽蚀时的吸上真空高度为： HS= （p0- pυ）/ρg+υs2/2g-△hr [

=（90××103）/×+(2×

=（m） [HS]= HS = 离心泵qv=4000L/s,n=495r/min,倒灌高度2m，吸入管路阻力损失6kPa吸入液面压力为，水温35℃。试求水泵的汽蚀比转速C为多少

4-20,解：

根据定义：C5.62nqv

hr3/4当刚好发生汽蚀时，hahr，因此需要求出ha ∵△ha= p0/ρg- pυ/ρg -Hg-hw

35℃时水的pυ=×103 Pa，ρ=m3

∴△ha=（××103）/×-（-2）-6×103/× =+ =（m）

为了保证不发生汽蚀，应该保证hahr0.5，取 则：hr11.190.510.69m ∴C5.62nqv5.6249941

3/43/4hr10.69

\"