泵與風機課后習題(標準版)

揚程：單位重量液體從泵進口截面到泵出口截面所獲取的機械能。流量qv：單位時間內(nèi)經(jīng)過風機進口的氣體的體積。全壓p：單位體積氣體從風機進口截面到風機出口截面所獲取的機械能。軸向渦流的定義：容器轉(zhuǎn)了一周，流體微團相關(guān)于容器也轉(zhuǎn)了一周，其旋轉(zhuǎn)角速度和容器的旋轉(zhuǎn)角速度大小相等而方向相反，這類旋轉(zhuǎn)運動就稱軸向渦流。影響：使流線發(fā)生偏移進而使出進口速度三角形發(fā)生變化。使出口圓周速度減小。葉片式泵與風機的損失：（一）機械損失：指葉輪旋轉(zhuǎn)時，軸與軸封、軸與軸承及葉輪圓盤摩擦所損失的功率。（二）容積損失：部分已經(jīng)從葉輪獲取能量的流體從高壓側(cè)經(jīng)過空隙向低壓側(cè)流動造成能量損失。泵的葉輪進口處的容積損失，為了減小這部分損失，一般在進口處都裝有密封環(huán)。（三），流動損失：流體和流道壁面生摸差，流道的幾何形狀改變使流體產(chǎn)生旋渦，以及沖擊等所造成的損失。多發(fā)部位：吸入室，葉輪番道，壓出室。怎樣降低葉輪圓盤的摩擦損失：1、適入選用n和D2的搭配。2、降低葉輪蓋板表面面和殼腔內(nèi)表面的粗拙度能夠降低△Pm2。3、適入選用葉輪和殼體的空隙。軸流式泵與風機應(yīng)在全開閥門的狀況下啟動，而離心式泵與風機應(yīng)在封閉閥門的狀況下啟動。泵與風機（課后習題答案）第一章1-1有一離心式水泵，其葉輪尺寸以下：b1=35mm,b2=19mm,D1=178mm,D2=381mm,1a=18°，2a=20°。設(shè)流體徑向流入葉輪，如n=1450r/min，試畫出出口速度三角形，并計算理論流量qV,T和在該流量時的無窮多葉片的理論揚程HT。解：由題知：流體徑向流入葉輪∴1=90°則：u1=D1n1781031450=60=（m/s）60V1=V1m=u1tg1a=tg°=（m/s）∵q1V=D1b1V1m=（m3/s）q1V=0.086=（m/s）∴V2m=0.381D2b20.019u2=D2n=3811031450=（m/s）6060V2u=u2-V2mctg2a=（m/s）HT=u2V2u==（m）g9.81-2有一離心式水泵，其葉輪外徑D2=220mm,轉(zhuǎn)速n=2980r/min，葉片出口安裝角2a=45°，出口處的軸面速度v2m=s。設(shè)流體徑向流入葉輪，試按比率畫出出口速度三角形，并計算無窮多葉片葉輪的理論揚程HT，又若環(huán)流系數(shù)K=，流動效率h=時，泵的實質(zhì)揚程H是多少解：u2=D2n=0.222980=（m/s）6060∵V2m=m/s2a=45°∴w2=v2m=（m/s）畫出出口速度三角形sin2aV2u=u2-V2mctg2a=（m/s）∵1=90°HT=u2V2u=34.3130.71=(m)g9.8實質(zhì)揚程H=KHT=KhHT=(m)1-3有一離心式水泵，葉輪外徑D2=360mm，出口過流斷面面積A2=m2，葉片出口安裝角2a=30°，流體徑向流入葉輪，求轉(zhuǎn)速n=1480r/min，流量qV,T=s時的理論揚程HT。設(shè)環(huán)流系數(shù)K=。解：流體徑向流入葉輪1=90°u2=D2n=0.361480=（m/s）6060v2m=qV,T=83.8103=（m/s）A0.023v2u=u2－v2mctg2a=－3=（m/s）HT=u2V2u=27.8821.58=（m）g9.8HT=KHT=（m）1-4有一葉輪外徑為300mm的離心式風機，當轉(zhuǎn)速為2890r/min時。無窮多葉片葉輪的理論全壓pT是多少設(shè)葉輪進口氣體沿徑向流入，葉輪出口的相對速度，設(shè)為半徑方向?？諝饷芏圈?m3。解：氣體沿徑向流入1=90°又葉輪出口相對速度沿半徑方向2a=90°u2=D2n=0.32980=（m/s）6060由圖知u2=V2u=spT=u2V2u=（Pa）1-5有一離心式風機，轉(zhuǎn)速n=1500r/min，葉輪外徑D2=600mm，內(nèi)徑D1=480mm，葉片進、出口處空氣的相對速度為w1=25m/s及w2=22m/s，它們與相應(yīng)的圓周速度的夾角分別為1=60°，2=120°，空氣密度=m3。繪制進口及出口速度三角形，并求無窮多葉片葉輪所產(chǎn)生的理論全壓pT。解：u1=D1n=0.481500=（m/s）6060u2=D2n=0.61500=（m/s）6060v1m=w1sin1a=25sin60=（m/s）v2m=w2sin2a=22sin120=（m/s）知u、vm、可得速度三角形v1uu1w1cos2a37.6825cos6025.18（m/s）v2u=u2-w2cos2a=cos120=（m/s）pTu2v2uu1v1u37.68(Pa)1-6有一離心式水泵，在轉(zhuǎn)速n=1480r/min時，流量qV=89L/s，揚程H=23m，水以徑向流入葉輪，葉輪內(nèi)的軸面速度v1m=s。內(nèi)、外徑比D1/D2=，葉輪出口寬度b2=D2，若不計葉輪內(nèi)的損失和葉片厚度的影響，并設(shè)葉輪進口葉片的寬度b1=200mm，求葉輪外徑D2、出口寬度b2及葉片進、出口安裝角1a和2a。解：由qV=D1b1V1m得D1=qV=89103=(m)=39mmb1v1m由D1/D2=得D2=2D1=2390=78(mm)b2=D2=u1=D1n=0.0391480=（m/s）6060tg1a=v1m=3.6=得1a=50°u13.02u2=D2n=0.0781480=（m/s）6060v2m=qV=89103=（m/s）D2b2由HT=u2V2u=23得V2u=（m/s）gctg2au2v2u/v2m6.042a128.85（數(shù)占有問題，離心泵出口安裝角應(yīng)是銳角，即后彎式葉片）1-7有一離心式風機，葉輪外徑D2=600mm，葉輪出口寬度b2=150mm，葉片出口安裝角2a=30°，轉(zhuǎn)速n=1450r/min。設(shè)空氣在葉輪進口處無預(yù)旋，空氣密度=m3，試求：1）當理論流量qV,T=10000m3/h時，葉輪出口的相對速度w2和絕對速度v2；2）葉片無窮多時的理論全壓pT；3）葉片無窮多時的反作用度；4）環(huán)流系數(shù)K和有限葉片理論全壓pT（設(shè)葉片數(shù)z=12）解：（1）u2=D2n0.61450（）60=60=m/s由qV,T=22m2mqV,T=10000D2b23600w2=V2m=9.83=（m/s）sin2asin30V2=w22u222w2u2cos2a=19.66245.532=（m/s）2）∵u2=sV2m=s∴V2u=u2V2mctg2a=（m/s）pT=u2V2u=（Pa）（3）V2u=128.5==12u2245.53⑷由風機的斯托道拉公式：K1u2sin2aqV,Tz(u2)D2b2tg2aK145.53sin30=1000012(45.53)36000tg30pT=KpT=（Pa）1-8有一軸流式風機，在葉輪半徑380mm處?？諝庖詖1=s的速度沿軸向流入葉輪，當轉(zhuǎn)速n=1450r/min時，其全壓p=，空氣密度=m3，求該半徑處的均勻相對速度w的大小和方向。解：u=Dn=3.140.382145057.67（m/s）6060v1wa=（m/s）v2u＝p692.810.01（m/s）=57.67u1.2由題知軸向進入v1u0，因此w1uu。w2uuv2u57.67(m/s)257.6722w1uw2u33.5247.6662.42m/swv122arctg2v1arctg233.3532.34w1uw2u1-9有一單級軸流式水泵，轉(zhuǎn)速n=580r/min，在葉輪直徑700mm處，水以v1=s的速度沿軸向流入葉輪，又以圓周分速v2u=s從葉輪番出，試求cyb為多少設(shè)=1°。t解：u=Dn=3.140.758021.25（m/s）6060v1wava5.8（m/s）由題知軸向進入v1u0，因此w1uu。w2uuv2u21.25(m/s)arctg2v1arctg25.816.09w1uw2ucyb2v2uv1usin22.30sin16.090.207tva1tg/tg5.81tg1/tg16.091-10有一后置導(dǎo)葉型軸流式風機，在外徑D2=處，空氣從軸向流入，va=30m/s，在轉(zhuǎn)速n=2000r/min時，圓周分速，求b。設(shè)=1°。2u=syDn=3.140.472000t解：u=49.19（m/s）6060v1wava30（m/s）由題知軸向進入v1u0，因此w1uu。w2uuv2u49.19(m/s)arctg2v1arctg23032.97w1uw2ucyb2v2uv1usin25.90sin32.970.208tva1tg/tg301tg1/tg32.971-11有一單級軸流式水泵，轉(zhuǎn)速為375r/min，在直徑為980mm處，水以速度v1=s軸向流入葉輪，在出口以v2=s的速度流出。試求葉輪出進口相對速度的角度變化值（21）。解：u=Dn=0.98375=（m/s）6060水軸向流入v1u=0v2u=v22va2=v22v12=4.4824.0122（m/s）由速度三角形可知：tg1=va=v1=4.01=得1=11.78uu19.23由tg2=va=v1=4.010.2327得2=13.10uv2uuv2u19.2321=°1-12有一單級軸流式風機，轉(zhuǎn)速n=1450r/min，在半徑為250mm處，空氣沿軸向以24m/s的速度流入葉輪，并在葉輪進口和出口相對速度之間偏轉(zhuǎn)20°，求此時的理論全壓pT?？諝饷芏?m3。解：u=Dn=3.140.252145037.94（m/s）6060tgv1240.632632.322052.32137.94121upTuvactg1ctg21.237.9424ctg32.32ctg52.32883.43Pa第二章2-1有一葉輪外徑為460mm的離心式風機，在轉(zhuǎn)速為1450r/min時，其流量為m3s，試求風機的全壓與有效功率。設(shè)空氣徑向流入葉輪，在葉輪出口處的相對速度方向為半徑方向，設(shè)其p/pT=，=m3。解：u2=D2n=0.461450=（m/s）6060∵葉輪出口處的相對速度為半徑方向2=90°V2u=u2pT=u2V2u=（Pa）p=pT=（Pa）Pe=qvP==（kW）100010002-2有一單級軸流式水泵，轉(zhuǎn)速為375r/min，進口直徑為980mm，水以v1=s的速度沿軸向流入葉輪，以v2=s的速度由葉輪番出，總揚程為H=，求該水泵的流動效率h。解：u=Dn980103375（m/s）6060∵水沿軸向流入∴V1u0V1=V1a=V2a=sv2u=v22v22a=4.4824.012=(m/s)HT=uV2uV1u19.23mg9.8h=H=3.7==%HT3.92-3有一離心式水泵，轉(zhuǎn)速為480r/min，總揚程為136m時，流量qV=m3s，軸功率為P=9860KW，其容積效率與機械效率均為92%，求流動效率。設(shè)輸入的水溫度及密度為：t=20℃，=1000kg/m3。解：=Pe=gqVH=1000g5.7136=P1000P10009860又∵=hVm∴h==0.77==91%0.92Vm0.922-4用一臺水泵從吸水池液面向50m高的水池輸送qV=m3s的常溫清水（t=20℃，=1000kg/m3），設(shè)水管的內(nèi)徑為d=300mm，管道長度L=300m，管道阻力系數(shù)=，求泵所需的有效功率。解：依據(jù)伯努利方程z1+p1+v12+H=z2+p2+v22+hwg2gg2g由題知：z1z2=50；p1=p2=0；v1=v2qV0.3=（m/s）v1=v2==4d20.324hw=lv2=0.0283004.246225.76md2g0.329.8代入方程得H=(m)Pe=gqVH=10009.80.375.76222.7（kW）100010002-5設(shè)一臺水泵流量qV=25L/s，出口壓力表讀數(shù)為323730Pa，進口真空表讀數(shù)為39240Pa，兩表位差為，（壓力表高，真空表低），吸水管和排水管直徑為1000mm和750mm，電動機功率表讀數(shù)為，電動機效率g=，求軸功率、有效功率、泵的總功率（泵與電動機用聯(lián)軸器直接連結(jié)）。解：由題知：P2e=323730Pa，P1v=39240Pa，P1e=P1v=39240Paz2z1=，d1=1000mm=1m，d2=750mm=P'=，g=，tm=g4qv4250.032m/sv1d1210003.1412v24qv4250.057m/sd2210003.140.752p1+v12p2+v22得：z1++H=z2+2gg2ggH=z2z1+p2p1+v22v12=+323730(39240)0.05720.0322=g2g10009.829.8gqH10009.82510337.84Pe=V==（KW）10001000P=Pg'tmg=（KW）=Pe100%=9.3100%=%P11.642-6有一送風機，其全壓是1962Pa時，產(chǎn)生qV=40m3/min的風量，其全壓效率為50%，試求其軸功率。解：P=qVp=604019622.62（kW）100010000.52-7要選擇一臺多級鍋爐給水泵，初選該泵轉(zhuǎn)速n=1441r/min，葉輪外徑D2300mm，流動效率h=，流體出口絕對速度的圓周分速為出口圓周速度的55%，泵的總效率為90%，輸送流體密度=961kg/m3，要求知足揚程H=176m，流量qV=m3h，試確立該泵所需要的級數(shù)和軸功率各為多少（設(shè)流體徑向流入，其實不考慮軸向渦流的影響）解：u2=D2n=0.31441=（m/s）6060由題知：v2u=u2=（m/s）HT=u2v2u=22.6212.44=（m）g9.8H1HTh28.70.9226.42(m)H1766.667(級)iH126.42PegqVH9619.881.617641.7kWP1000100036000.910002-8一臺G4-73型離心式風機，在工況1（流量qV=70300m3/h，全壓p=，軸功率P=W）及工況2（流量qV=37800m3/h，全壓p=，軸功率P=W）下運行，問該風機在哪一種工況下運行較為經(jīng)濟解：工況1：1=Pe=qVp=703001441.6100%=%P1000P1000360033.6工況2：2=Pe=qVp=378002038.4100%=%P1000P1000360025.4∵21∴在工況2下運行更經(jīng)濟。第三章相像理論3-1有一離心式送風機，轉(zhuǎn)速n=1450r/min，流量qV=m3min，全壓p=1200Pa，輸送空氣的密度為=kg/m3。今用該風機輸送密度=kg/m3的煙氣，要求全壓與輸送空氣時同樣，問此時轉(zhuǎn)速應(yīng)變成多少流量又為多少解：由題知：Dp；各效率相等，pp=pm=1Dm依據(jù)全壓相像關(guān)系pp=pDp)2np2=p(np2=1pm(()nm)mDmnmm得nm=npp=14501.2=(r/min)m0.9流量與密度沒關(guān)，依據(jù)相像關(guān)系qVp=np得qVmnmqVm=qVpnm=1.51674.32=(m3/min)np14503-2有一泵轉(zhuǎn)速n=2900r/min，揚程H=100m，流量qV=m3s，若用和該泵相像但葉輪外徑D2為其2倍的泵，當轉(zhuǎn)速n=1450r/min時，流量為多少解：由題知：D2m=2D2p，因為兩泵相像依據(jù)流量相像關(guān)系qVpD2p)3np1)32900=1qVm=(nm=(D2m214504得：qVm=814500.17=（m3/s）29003-3有一泵轉(zhuǎn)速n=2900r/min，其揚程H=100m，流量qV=m3s，軸功率P=KW?，F(xiàn)用一出口直徑為該泵2倍的泵，當轉(zhuǎn)速n=1450r/min時，保持運動狀態(tài)相像，問其軸功率應(yīng)是多少解：因為兩泵相像且D2m=2D2pPpD2p5(np315(290031依據(jù)功率相像關(guān)系：=())=( ))=PmD2mnm214504得：Pm=4Pp==（KW）3-4G4-73型離心風機在轉(zhuǎn)速n=1450r/min和D2=1200mm時，全壓p=4609Pa，流量qV=71100m3/h，軸功率P=KW，若轉(zhuǎn)速變到n=730r/min時，葉輪直徑隨和體密度不變，試計算轉(zhuǎn)速變化后的全壓、流量和軸功率。解：由題可知：D2p=1；p=1D2mm依據(jù)比率定律：ppnp2145024609p=(n)=(730)=得pm=3.945=（Pa）mmqVpnp=1450=得qVm=qVp=711003）qVm=7301.9863=（m/hnm1.986Ppnp3=(14503=得Pm=99.8Pm=())=（KW）nm7307.8373-5G4-73型離心風機在轉(zhuǎn)速n=1450r/min和D2=1200mm時，全壓p=4609Pa，流量qV=71100m3/h，軸功率P=KW，空氣密度=kg/m3，若轉(zhuǎn)速和直徑不變，但改為輸送鍋爐煙氣，煙氣溫度t=200℃，當?shù)卮髿鈮簆amb=，試計算密度變化后的全壓、流量和軸功率。D2pnp=1解：由題知=1D2mnm因為流量與密度沒關(guān)因此流量qV不變，qVm71100m3/h273p1.342730.1106m02732000.763kg/m3273t101325101325全壓pm=mpp=0.76346092930.56Pap1.2軸功率Pm=mPp=0.76399.863.46kWp1.23-6葉輪外徑D2=600mm的風機，當葉輪出口處的圓周速度為60m/s，風量qV=300m3/min。有一與它相像的風機D2=1200mm，以同樣的圓周速度運行，求其風量為多少解：由題知：圓周速度同樣可得u=D2pnp=D2mnm=606060得np=D2m=1200=2nmD2p600qVpD2p)3np=(60031依據(jù)相像流量關(guān)系=(nm)2=qVmD2m12004因此得qVm=4qVp=4300=1200（m3/min）3-7有一風機，其流量qV=20m3/s，全壓p=460Pa，用電動機由皮帶拖動，因皮帶滑動，測得轉(zhuǎn)速n=1420r/min，此時所需軸功率為13KW。如改良傳動狀況后，轉(zhuǎn)速提升到n=1450r/min，問風機的流量、全壓、軸功率將是多少解：因為是同一風機，因此知足相像由題知：Dp=1p=1DmmqVpnpm14503依據(jù)比率定律得qVm=qVp=20/s）qVm=np=（mnm1420ppnp)2得pm=pp(nm2=46014502=（Pa）pm=()()nmnp1420Pp=(np)3得Pm=Pp(nm3=13(14503=（KW）Pmnm))np14203-8已知某鍋爐給水泵，最正確工況點參數(shù)為：qV=270m3/h，H=1490m，n=2980r/min，i=10級。求其比轉(zhuǎn)數(shù)ns。解：ns=3.65nqV3.6529802703600==1490H33()4(10)4i3-9某單級雙吸泵的最正確工況點參數(shù)為qV=18000m3/h，H=20m，n=375r/min。求其比轉(zhuǎn)數(shù)ns。解：因為是單級雙吸泵3.65nqV3.65375180002=23600=ns=33(H)4(20)43-10G4-73-11No18型鍋爐送風機，當轉(zhuǎn)速n=960r/min時的運行參數(shù)為：送風量qV=19000m3/h，全壓p=4276Pa；同一系列的No8型風機，當轉(zhuǎn)速n=1450r/min時的送風量qV=25200m3/h，全壓p=1992Pa，它們的比轉(zhuǎn)數(shù)能否相等為何解：兩臺風機的比轉(zhuǎn)數(shù)分別為1900025200nqV960nqV1450=3600=ny==3600=ny=3333(p20)442764(p20)4(1992)4比轉(zhuǎn)數(shù)不相等，因為一臺風機在不一樣工況下有不一樣的比轉(zhuǎn)數(shù)，一般用最高效率點的比轉(zhuǎn)數(shù)，作為相像準則的比轉(zhuǎn)數(shù)。因此題中的兩臺風機（同一系列）在最高效率點的比轉(zhuǎn)數(shù)是同樣的，但題中給出的工況不一樣，因此比轉(zhuǎn)數(shù)不一樣。第四章泵的汽蝕4-1除氧器內(nèi)液面壓力為103，水溫為該壓力下的飽和溫度104℃，用一臺六級離心式給水泵，該泵的同意汽蝕余量[h]=5m，吸水管路流動損失水頭約為，求該水泵應(yīng)裝在除氧器內(nèi)液面下多少米PP解：[Hg]=ev－[h]－h(huán)wPe＝Pv倒灌高度∴[Hg]=－[h]－h(huán)w＝―5―＝－（m）4-2有一臺單級離心泵，在轉(zhuǎn)速n=1450r/min時，流量為m3/min，該泵的汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)c=700。現(xiàn)將這臺泵安裝在地面長進行抽水，求吸水面在地面下多少米時發(fā)生汽蝕。設(shè)：水面壓力為，水溫為80℃（80℃時水的密度=kg/m3），吸水管內(nèi)流動損失水頭為1m。5.622.65.62nqV5.62nqV14504460解：c＝3得hr＝()3＝()3＝（m）(hr)4c700因為發(fā)生汽蝕條件為ha＝hr＝hc∴ha＝hr＝（m）依據(jù)t＝80℃，＝kg/m3查表4-2知HV＝Hg＝Pe―HV―ha―hw＝98066.5―――1＝（m）g971.49.84-3有一吸進口徑為600mm的雙吸單級泵，輸送20℃的清水時，qV=m3/s，n=970r/min，H=47m，汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)c=900。試求：⑴在吸水池液面壓力為大氣壓力時，泵的同意吸上真空高度[Hs]為多少⑵該泵如用于在海拔1500m的地方抽送t=40℃的清水，泵的同意吸上真空高度[Hs]又為多少5.62nqV解：⑴由題知：單級雙吸泵c＝32＝900得hr＝（m）(hr)4hc＝hr＝[h]＝hc+K＝+＝（m）由qV＝Avs得vs＝qV＝0.3＝（m/s）A0.624查表4-1及4-2得Hamb＝（m）HV＝（m）[Hs]＝PePv＋vs2－[h]＝－＋－＝（m）