内容发布更新时间 : 2024/12/23 13:00:52星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

扬程：单位重量液体从泵进口截面到泵出口截面所获得的机械能。 流量qv：单位时间内通过风机进口的气体的体积。

全压p：单位体积气体从风机进口截面到风机出口截面所获得的机械能。

轴向涡流的定义：容器转了一周，流体微团相对于容器也转了一周，其旋转角速度和容器的旋转角速度大小相等而方向相反，这种旋转运动就称轴向涡流。影响：使流线发生偏移从而使进出口速度三角形发生变化。使出口圆周速度减小。 叶片式泵与风机的损失：（一）机械损失：指叶轮旋转时，轴与轴封、轴与轴承及叶轮圆盘摩擦所损失的功率。（二）容积损失：部分已经从叶轮获得能量的流体从高压侧通过间隙向低压侧流动造成能量损失。泵的叶轮入口处的容积损失，为了减小这部分损失，一般在入口处都装有密封环。（三），流动损失：流体和流道壁面生摸差，流道的几何形状改变使流体产生旋涡，以及冲击等所造成的损失。多发部位：吸入室，叶轮流道，压出室。

如何降低叶轮圆盘的摩擦损失：1、适当选取n和D2的搭配。2、降低叶轮盖板外表面和壳腔内表面的粗糙度可以降低△Pm2。3、适当选取叶轮和壳体的间隙。 轴流式泵与风机应在全开阀门的情况下启动，而离心式泵与风机应在关闭阀门的情况下启动。

泵与风机（课后习题答案）

第一章

1-1有一离心式水泵，其叶轮尺寸如下：b1=35mm, b2=19mm, D1=178mm, D2=381mm, ?1a=18°，?2a=20°。设流体径向流入叶轮，如n=1450r/min，试画出出口速度三角形，并计算理论流量qV,T和在该流量时的无限多叶片的理论扬程HT?。

解：由题知：流体径向流入叶轮 ∴?1=90° 则：

u1=

?D1n ∵q1V=?D1b1V1m=??0.178?4.39?0.035=0.086 （m3/s）

q0.086∴V2m=1V==3.78 （m/s）

?D2b2??0.381?0.0196060V2u?=u2-V2mctg?2a=28.91-3.78?ctg20°=18.52 （m/s）

uV28.91?18.52HT?=22u?==54.63 （m）

g9.81-2有一离心式水泵，其叶轮外径D2=220mm,转速n=2980r/min，叶片出口安装角?2a=45°，出口处的轴面速度v2m=3.6m/s。设流体径向流入叶轮，试按比例画

u2=

6060V1=V1m=u1tg?1a=13.51?tg18°=4.39 （m/s）

=

??178?10?3?1450=13.51 （m/s）

?D2n??381?10?3?1450=

=28.91 （m/s）

出出口速度三角形，并计算无限多叶片叶轮的理论扬程HT?，又若环流系数K=0.8，流动效率?h=0.9时，泵的实际扬程H是多少？

?D2n??0.22?2980解：u2===34.3 （m/s）

6060∵V2m=3.6 m/s ?2a=45°∴w2=

v2m=5.09 （m/s） 画出出口速度三角形 sin?2aV2u?=u2-V2mctg?2a=34.31-3.6?ctg45°=30.71 （m/s）

uV34.31?30.71∵?1=90°HT?=22u?==107.5 (m)

g9.8实际扬程H=KHT=K?hHT?=0.8?0.9?107.5=77.41 (m)

1-3有一离心式水泵，叶轮外径D2=360mm，出口过流断面面积A2=0.023m2，叶片出口安装角?2a=30°，流体径向流入叶轮，求转速n=1480r/min，流量qV,T=86.8L/s时的理论扬程HT。设环流系数K=0.82。

解：流体径向流入叶轮 ?1=90°

?D2n??0.36?1480u2===27.88 （m/s）

6060qV,T83.8?10?3v2m===3.64 （m/s）

0.023Av2u?=u2－v2mctg?2a=27.88－3.64?3=21.58 （m/s）

uV27.88?21.58HT?=22u?==61.39 （m）

g9.8HT=KHT?=0.82?61.39=50.34 （m）

1-4有一叶轮外径为300mm的离心式风机，当转速为2890r/min时。无限多叶片叶轮的理论全压pT?是多少？设叶轮入口气体沿径向流入，叶轮出口的相对速度，设为半径方向。空气密度ρ=1.2kg/m3。 解：气体沿径向流入?1=90°

又叶轮出口相对速度沿半径方向?2a=90°

?D2n??0.3?2980u2===46.79（m/s）

6060由图知u2=V2u?=46.79m/s

∴pT?=?u2V2u?=1.2?46.79?46.79=2626.7（Pa）

1-5有一离心式风机，转速n=1500r/min，叶轮外径D2=600mm，内径D1=480mm，叶片进、出口处空气的相对速度为w1=25m/s及w2=22m/s，它们与相应的圆周速度的夹角分别为?1=60°，?2=120°，空气密度?=1.2kg/m3。绘制进口及出口速度三角形，并求无限多叶片叶轮所产生的理论全压pT?。

?Dn ??0.48?1500解：u1= 1==37.68（m/s）

6060?D2n??0.6?1500 u2===47.1（m/s）

6060 v1m=w1sin?1a=25?sin60?=21.65（m/s） v2m=w2sin?2a=22?sin120?=19.05（m/s）

知u、vm、?可得速度三角形

v1u??u1?w1cos?2a?37.68?25?cos60??25.18（m/s）

v2u?=u2-w2cos?2a=47.1-22?cos120?=58.1（m/s）

pT????u2v2u??u1v1u???1.2??47.1?58.1?37.68?25.18??2145.27(Pa)

1-6有一离心式水泵，在转速n=1480r/min时，流量qV=89L/s，扬程H=23m，水以径向流入叶轮，叶轮内的轴面速度v1m=3.6m/s。内、外径比D1/D2=0.5，叶轮出口宽度b2=0.12D2，若不计叶轮内的损失和叶片厚度的影响，并设叶轮进口叶片的宽度b1=200mm，求叶轮外径D2、出口宽度b2及叶片进、出口安装角?1a和?2a。

qV89?10?3解：由qV=?D1b1V1m得D1===0.039(m)=39mm

?b1v1m?0.2?3.6由D1/D2=0.5得 D2=2D1=2?390=78(mm) b2=0.12D2=9.36mm

?D1n ??0.039?1480u1= ==3.02（m/s）

6060v3.6tg?1a=1m==1.192 得?1a=50°

u13.02?D2n??0.078?1480u2===6.04（m/s）

6060qV89?10?3v2m===38.8（m/s）

?D2b2??0.078?0.009uV由HT?=22u?=23 得V2u?=37.31（m/s）

gctg?2a??u2?v2u??/v2m??6.04?37.31?/38.8??0.806

?2a?128.85?（数据有问题，离心泵出口安装角应是锐角，即后弯式叶片） 1-7 有一离心式风机，叶轮外径D2=600mm，叶轮出口宽度b2=150mm，叶片出口安装角?2a=30°，转速n=1450r/min。设空气在叶轮进口处无预旋，空气密度

?=1.2kg/m3，试求：

（1）当理论流量qV,T=10000m3/h时，叶轮出口的相对速度w2和绝对速度v2； （2）叶片无限多时的理论全压pT?； （3）叶片无限多时的反作用度?；

（4）环流系数K和有限叶片理论全压pT（设叶片数z=12）

?D2n??0.6?1450解：（1）u2===45.53（m/s）

6060qV,T10000?q由V,T=D2b2V2m得V2m===9.83（m/s）

?D2b23600???0.6?0.15V9.83w2=2m==19.66（m/s）

sin?2asin30?22V2=w2?u2?2w2u2cos?2a=19.662?45.532?2?19.66?45.53?cos30? =30.15（m/s）

（2）∵u2=45.53m/s V2m=9.83m/s

∴V2u?=u2?V2mctg?2a=45.53-9.83?ctg30°=28.5（m/s）

pT?=?u2V2u?=1.2?45.53?28.5=1557.3（Pa）

（3）?=1?V2u?28.5=1?=0.687 2u22?45.53⑷由风机的斯托道拉公式：K?1?u2?sin?2a

qV,Tz(u2?)?D2b2tg?2a45.53??sin30?=0.79

1000012(45.53?)36000???0.6?0.15?tg30?∴pT=KpT?=0.79?1557.3=1230.3（Pa）

1-8有一轴流式风机，在叶轮半径380mm处。空气以v1=33.5m/s的速度沿轴向流

K?1?入叶轮，当转速n=1450r/min时，其全压p=692.8Pa，空气密度?=1.2kg/m3，求该半径处的平均相对速度w?的大小和方向。

?Dn3.14?0.38?2?1450解：u==?57.67（m/s）

6060 v1?wa=33.5（m/s）

p692.8v2u＝=?10.01（m/s）

?u1.2?57.67由题知轴向进入v1u?0，所以w1u?u。w2u?u?v2u?57.67?10.01?47.66(m/s)

?w?w2u??57.67?47.66?w??v??1u??33.52????62.42m/s

22????2122??2?33.35??? ?arctg?32.34???57.67?47.66???1-9有一单级轴流式水泵，转速n=580r/min，在叶轮直径700mm处，水以v1=5.8m/s

b的速度沿轴向流入叶轮，又以圆周分速v2u=2.3m/s从叶轮流出，试求cy为多

t少？设?=1°。

?Dn3.14?0.7?580解：u==?21.25（m/s）

6060 v1?wa?va?5.8（m/s）

由题知轴向进入v1u?0，所以w1u?u。w2u?u?v2u?21.25?2.3?18.95(m/s)

???arctg???2v1?w1u?w2u?2?5.8???? ?arctg?16.09????21.25?18.95??b2?v2u?v1u?sin??2??2.3?0?sin16.09?cy????0.207 ??tva1?tg?/tg??5.81?tg1/tg16.091-10有一后置导叶型轴流式风机，在外径D2=0.47m处，空气从轴向流入，

bva=30m/s，在转速n=2000r/min时，圆周分速v2u=5.9m/s，求cy。设?=1°。

t?Dn3.14?0.47?2000?49.19（m/s） 解：u==

6060 v1?wa?va?30（m/s）

???arctg???2v1?w1u?w2u