第2章習題參考答案38993

1、第二章 流體輸送機械1. 在用水測定離心泵性能的實驗中，當流量為26m3/h時，離心泵出口處壓強表和入口處真空表的讀數(shù)分別為152kPa和24.7kPa，軸功率為2.45kW，轉速為2900r/min。若真空表和壓強表兩測壓口間的垂直距離為0.4m，泵的進、出口管徑相同，兩測壓口間管路流動阻力可忽略不計。試計算該泵的效率，并列出該效率下泵的性能。 答：泵的效率為53.1，其它性能略 解：分別以真空表和壓強表所在截面為1-1和2-2截面，在兩截面間列柏努利方程有：=18.4 m53.2%4 . 用例2-2附圖所示的管路系統(tǒng)測定離心泵的氣蝕性能參數(shù)，則需在泵的吸入管路中安裝調(diào)節(jié)閥門。適當調(diào)節(jié)泵的吸

2、入和排出管路上兩閥門的開度，可使吸入管阻力增大而流量保持不變。若離心泵的吸入管直徑為100mm，排出管直徑為50mm，孔板流量計孔口直徑為35mm，測的流量計壓差計讀數(shù)為0.85mHg，吸入口真空表讀數(shù)為550mmHg時，離心泵恰發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。試求該流量下泵的允許氣蝕余量和吸上真空度。已知水溫為20，當?shù)卮髿鈮簽?60mmHg。已知：求：NPSH和解: 1）NPSH可由下式得到：其中：注意：p1的單位換算為pa。的求解過程如下：注意：孔板流量計安裝在排出管路上的。 2）的求解過程5.用ISO-65-125型離心泵從敞口水槽中將70清水輸送到它處，槽內(nèi)液面恒定。輸水量為35-45 m3/h，在最

3、大流量下吸入管路的壓頭損失為1 m，液體在吸入管路的動壓頭可忽略。試求離心泵的允許安裝高度。當?shù)卮髿鈮簽?8.1 kpa。在輸水量范圍下泵的允許吸上真空度為6.4m 和5.0 m。已知：求：Hg解：根據(jù)下式可得Hg： （1）其中：Hs需按下式修正得到：又：將以上各項代入式（1）即可得到Hg。6.用離心泵從敞口貯槽向密閉高位槽輸送清水，兩槽液面恒定。輸水量為40m3/h。兩槽液面間垂直距離為12m，管徑為102×4mm，管長（包括所有局部阻力的當量長度）為100m，密閉高位槽內(nèi)表壓強為9.81×104pa，流動在阻力平方區(qū)，摩擦系數(shù)為0.015，試求：（1）管路特性方程；（2

4、）泵的壓頭。已知：解：選取敞口貯槽液面為1-1截面，選取高位槽液面為2-2截面，根據(jù)題意有：（1） 管路特性方程可表示為： 其中：，則可得到該管路的特性方程為：（2）泵的壓頭將代入上述管路特性方程即可得到。8用兩臺離心泵從水池向高位槽送水，單臺泵的特性曲線方程為 H=251×106Q² 管路特性曲線方程可近似表示為 H=10+1×106Q² 兩式中Q的單位為m³/s，H的單位為m。 試問兩泵如何組合才能使輸液量最大？（輸水過程為定態(tài)流動）。解：可將兩臺泵采取串聯(lián)或并聯(lián)組合。（1）如果采取串聯(lián)方式，則流量可由下式聯(lián)立求解得到：（2）采取兩臺泵并聯(lián)

5、組合時，則流量可由下式聯(lián)立求解得到：9 .現(xiàn)采用一臺三效單動往復泵，將敞口貯罐中密度為1250kg/m³的液體輸送到表壓強為 1.28×106Pa的塔內(nèi)，貯罐液面比塔入口低10m，管路系統(tǒng)的總壓頭損失為2m，已知泵活塞直徑為70mm，沖程為225mm，往復次數(shù)為200 1/min，泵的總效率和容積效率為0.9和0.95。試求泵的實際流量，壓頭和軸功率。已知：求：Q、H、N解：（1）Q可通過下式求得： （1）其中，三效單動往復泵理論平均流量QT為： = 3×/4 ×(0.07)2×0.225×200 =0.52m3/min將QT代入式（

6、1）即得Q。 (2)泵的壓頭H可通過在儲罐液面與管出口外側間列伯努利方程得到： (3)軸功率N 10. 已知空氣的最大輸送量為14500kg/h，在最大風量下輸送系統(tǒng)所需的風壓為1600Pa（以風機進口狀態(tài)級計）。由于工藝條件的要求，風機進口與溫度為40，真空度為196Pa的設備相連。試選合適的離心通風機。當?shù)卮髿鈮簽?3.3kPa。解：按進口狀態(tài)的風量Q和實驗條件下的全風壓HT查找附錄21選擇離心式風機。 （1）將操作條件下的風壓換算成實驗條件下的風壓。 （2）操作條件下的風量Q: 根據(jù)輸送量和風壓選擇離心式風機。11. 15的空氣直接由大氣進入風機，再通過內(nèi)徑為800mm的水平管道送到爐底

7、，爐底表壓為10.8kPa?？諝廨斔土繛?0000m3/h（進口狀態(tài)計），管長為100m（包括局部阻力的當量長度），管壁絕對粗糙度可取為0.3mm。現(xiàn)庫存一臺離心通風機，其性能如下所示。核算此風機是否合用？當?shù)卮髿鈮簽?01.33kPa。 轉速，r/min 風壓，Pa風量，m³/h1450 12650 21800解：核算風機是否合用主要要看管路實際輸送的以進口狀態(tài)計的風量和實驗條件下的風壓是否比風機提供的要小。此題要注意將管路實際輸送的風量和風壓換算成實驗條件下的后再與所提供風機的相關參數(shù)進行比較。（1） 管路輸送系統(tǒng)的風壓HT：可通過在風機入口和爐底間列伯努利方程得到： 操作條件下

8、的（15，1個大氣壓）下空氣的密度和粘度可查附錄。(2)將操作條件下的風壓換算成實驗條件下的風壓（3）比較Q和是否比風機提供的風量和風壓小，如小，則合用。12. 某單級雙缸雙動空氣壓縮機，活塞直徑為300mm，沖程為200mm，每分鐘往復480次。壓縮機的吸氣壓強為9.807×104Pa，排氣壓強為34.32×104Pa。試計算該壓縮機的排氣量和軸功率。假設汽缸的余隙系數(shù)為8%，排氣系數(shù)為容積系數(shù)的85%，絕熱總效率為0.7?？諝獾慕^熱指數(shù)為1.4。解：（1）排氣量Vmin的計算Vmin=dVmin 其中： 雙缸雙動壓縮機吸氣量Vmin=（4A-a）snr 活桿面積與活塞面

9、積相比可以略去不計 吸收量Vmin =4Asnr = 4 ×/4 ×0.32×0.2×480 = 27.13 m3/min 壓縮機容積系數(shù)0= 1-(P2/P1)1/k-1 = 1- 0.08（34.32/9.80）1/1.4-1 =0.8843 d=0.850 = 0.7516 排氣量Vmin=dVmin= 20.39m3/min （2）壓縮機的理論功率 Na= P1 Vmin·/（-1）(P2/P1)/(-1) 1 = 50.19 Kw 該壓縮機的軸功率 N = Na/a =50.19/0.7 = 71.7Kw13. 用三級壓縮把20的空氣

10、從98.07×10³kPa壓縮到62.8×105Pa。設中間冷卻器能把送到最后一級的空氣冷卻到20，各級壓縮比相同。試求： （1）.在各級的活塞沖程及往復次數(shù)相同情況下，各級汽缸直徑比。（2）三級壓縮消耗的理論功（按絕熱過程考慮?？諝饨^熱指數(shù)為1.4，并以1kg計）。分析：多級壓縮機的工作原理：每一級排出口處的壓強多時上一級的四倍，因此每一級空氣的流量為上一次的0.25倍解：各級的活塞沖程及往復次數(shù)相同壓縮機總的壓縮 比 = （P2/P1）1/3 = 4 V1 ：V2 ：V3 = A1 ：A2 ：A3 = 16 ：4 ：120時1Kg空氣的體積V1 = mRT/MP = 1×8.31