内容发布更新时间 : 2024/5/1 7:02:48星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
第二章 流体输送机械
【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??995.7kg/m3，流量qV?540m3/h 压力表pM?350kPa，真空表pV??30kPa（表压）
m 压力表与真空表测压点垂直距离h0?0.35管径d1?0.35m，d2?0.31m
流速 u1? V??2?4d12q540/36004?(0.35)2 ?1.56m/s
?d??0.35?u2? u1?1? ?1.56????1.99m/s d0.31???2?2pM?pVu2?u12?扬程 Η?h0? ρg2g2350?103?(?30?103)(1.99)2?(1.56)2 ?0.35? ?995.7?9.812?9.81 ?0.35?38.9?0.078?39.3m 水柱
【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P?qV?gH?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？
3 水柱，??1000kg/m解 (1)已知qV?18m3/h,H?20m
有效功率 Pe?qV?gH?18?1000?9.81?20?981W 3600(2) 转速 n1?1450r/min时流量qV1?18m3／h，扬程H1?20m H2O柱
1
n2?1250r/mi n转速 流量 qV2?qV1n21250?18??15.5m3/h n1145022?n??1250?扬程 H2?H1?2??20????14.9m HO2柱 n1450???1?【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。
2在输送范围内该离心泵的特性方程为H?28?6?105qV（qV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？
解 （1）管路特性方程 H?H0?kqV2
Δp98.1?103?4?3=14 其中 H0?Δz??g10?9.81 k??8l?Σle8?0.0?2252?gd3.14??9.8120?3?.235 1050.04故管路特性方程 H?14?3.23?105qV2 离心泵特性方程 H?28?6?105qV2 两式联立 28?6?105qV2?14?3.23?105qV2 得工作点下的流量与压头
qV?3.89?10?3m3/s，H?18.92m
（2）当改送密度为1200 kg/m3的碱液时，泵特性方程不变，此时管路特性方程
Δp98.?13104?1?2. 3 H0?Δz?'?120?09.81?g'流动进入阻力平方区，且阀门开度不变，则k不变。因此管路特性方程变为
H?12.3?3.23?105qV2
将该方程与泵特性方程联立
28?6?105qV2?12.3?3.23?105qV2
得新工作点下流量及压头
q'V?4.12?10?3m3/s，H'?17.78m
2
【2-5】在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一敞口高位槽，如习题2-5附图所示。
已知高位槽液面比贮水池液面高出10m，管内径为75mm，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400m。流体流动处于阻力平方区，摩擦系数为0.03。流体流经换热器的局部阻力系数为??32。
离心泵在转速n?2900r/min时的H?qV特性曲线数据见下表。
qV/m3?s?1 H/m
习题2-5a附图
0 26
0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 25.5
24.5
23
21
18.5
15.5
12
8.5
试求：(1)管路特性方程；(2)工作点的流量与扬程；(3)若采用改变转速的方法，使第(2)问求得的工作点流量调节到3.5?10?3m3／s，应将转速调节到多少？（参看例2-3）。
m,??0.03,??32解 已知d?0.075m,l?l e?4002(1) 管路特性方程 H?H0?kqV
H0??Z??p?10?0?10mH2O ?gk?8?l??le????4? ??5?2g?dd???2 ??840032???0.03???5.02?105 54???9.81?(0.075)(0.075)?2H?10?5.02?105qV
(2) 工作点的流量与扬程
管路特性曲线的qV与H计算值如下
qV/m3?s?1 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008
H/m 10 10.5 12 14.5 18 22.6 28 34.6 42.1
工作点流量qVA?0.0045m3/s，扬程HA?19.8 m H2O
(3) 将工作点流量从qVA?0.0045m3/s调节到qVC?0.0035m3/s，泵的转速应由2900r/min调节到多少？
将qVC?0.0035m3/s代入管路特性方程，求得
HC?10?5.02?105?(0.0035)2?16.1 m H2O
3
2等效率方程 H?KVq
系数 K?HC16.1??1.31?106 22qVC(00035.)2得等效率方程 H?1.31?106qV
等效率方程的计算值如下
qV／m3?s?1 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.0045 H/m 0 1.31 5.24 11.8 21 26.5
从n?2900r/min的泵特性曲线与等效率曲线的交点D，得到
qVD?0.004m3/s,HD?21 m H2O
习题2-5b附图
流量为qVC?0.0035m3/s时的转速为
nC?nDqVC0.0035?2900??2538r/min qVD0.004nD?nC2900?2538?100??100?12.5% nD2900转速变化小于20%，效率基本不变。
【2-8】用型号为IS65?50?125的离心泵，将敞口水槽中的水送出，吸入管路的压头损失为4m，当地环境大气的绝对压力为98kPa。
试求：(1)水温20℃时泵的安装高度，(2)水温80℃时泵的安装高度。 解 已知环境大气压力p0?98kPa（绝压） 吸入管?Hf?4m(H2O)，查得泵的汽蚀余量Δh=2m
4
(1) 20℃的水，饱和蒸气压pV?23.38kPa，密度??998.2kg/m3 最大允许安装高度为
p0?pV(98?23.38)?103 Hg允许=??h??Hf??2?4?1.62m
?g998.2?9.81输送20℃水时，泵的安装高度Hg?1.62m
(2) 80℃的水，饱和蒸气压pV?47.38kPa，密度??971.8kg/m3 最大允许安装高度为
p0?pV(98?47.38)?103Hg允许=??h??Hf??2?4??0.69m
?g971.8?9.81输送80℃水时，泵的安装高度Hg??0.69m
【2-9】 用离心泵将密闭容器中的有机液体送出，容器内液面上方的绝压为85kPa。在操作温度下液体的密度为850kg/m3，饱和蒸汽压为72.12kPa。吸入管路的压头损失为1.5m，所选泵的允许汽蚀余量为3.0m。现拟将泵安装在液面以下2.5m处，问该泵能否正常操作？
解 泵的最大允许安装高度
p0?pV(85?72.12)?103Hg允许=??h??Hf??3.0?1.5??2.96m
?g850?9.81而实际安装高度Hg实＝?2.5m?Hg允，说明此泵安装不当，泵不能正常操作，会发生汽蚀现象。为保证泵的正常操作，泵应至少安装在液面下方3.5m或更低。
【2-10】 用离心泵输送80℃热水，今提出如下两种方案（见习题2-10附图）。若两方案的管路长度（包括局部阻力的当量长度）相同，离心泵的汽蚀余量?h?2m。试问这两种
kPa。 流程方案是否能完成输送任务？为什么？环境大气压力为101.33
解 水在80℃时饱和蒸气压pV?47.38kPa，密度??971.8kg/m3，汽蚀余量?h?2m，
kPa 大气压力p0?101.33习题2-10附图
最大允许安装高度为
5