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泵与风机杨诗成第四版习题和答案(4)

来源:飒榕旅游知识分享网
4-1 输送20℃清水的离心泵,在转速为1450r/min时,总扬程为, qv=170m3/h, P=, ηv=, ηm=,求泵的流动效率ηh 。

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

\"

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