泵与风机杨诗成第四版习题及答案.docx
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泵与风机杨诗成第四版习题及答案
泵与风机杨诗成第四版习题及答案
4-1输送20℃清水的离心泵,在转速为1450r/min时,总扬程为25.8m,qv=170m3/h,P=15.7kW,ηv=0.92,ηm=0.90,求泵的流动效率ηh。
4-1解:
∴
4-2离心风机叶轮外径D2=460mm,转速n=1450r/min,流量qv=5.1m3/s,υ1u∞=0,υ2u∞=u2,(1+P)=1.176,流动效率ηh=0.90,气体密度ρ=1.2kg/m3。
试求风机的全压及有效功率。
4-2,解:
pT∞=ρ(u2v2u∞-u1v1u∞)
∵v1u∞=0
∴pT∞=ρu2v2u∞=1.2×=1462.1(Pa)
根据斯托道拉公式:
,∴
∴p=K·ηh·pT∞=0.855×0.90×1462.1=1124.7(Pa)
Pe=pqv/1000=1124.7×5.1/1000=5.74(kw)
4-3离心风机n=2900r/min,流量qv=12800m3/h,全压p=2630Pa,全压效率η=0.86,求风机轴功率P为多少。
4-3
P=ηPe=0.86×pqv/1000=0.86×2630×12800/3600/1000=8.04(kw)
4-4离心泵转速为480r/min,扬程为136m,流量qv=5.7m3/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:
4-5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12.6kW,电动机效率为0.90,传动效率为0.97。
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
∵
=36.69+=36.69m
∴Pe=ρg·qv·H/1000=9810×0.025×36.69/1000=9.0(kw)
轴功率:
P=电机输入功率Pg´·ηg·ηd=12.6×0.90×0.97=11.0(kw)
泵的总效率:
4-6离心风机转速n=1450r/min,流量qv=1.5m3/min,风机的全压p=1.2kPa,ρ=1.2kg/m3。
今用它输送密度ρ=0.9kg/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=0.9kg/m3),则风压为:
p2=p1×ρ2/ρ1=1.2×103×0.9/1.2=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=n1=1450=1674(r/min)
2.流量
根据相似定律:
q1/q2=n1/n2
∴q2=q1×n2/n1=1.5×1674/1450=17.32(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=2.957×103kg/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=2.957×103kg/h)的气体,体积流量为:
(查的t=15℃时的气体密度为ρ1=1.226kg/m3)
qv1=qm/ρ1=2.957×103/1.226=2.412×103(m3/h)=0.67m3/s
∴Pe1=pqv=150×0.67=100.5(W)
消耗轴功率P=Pe1/η=100.5/0.7=143.6(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=0.797kg/m3)
qv1=qm/ρ1=2.957×103/0.797=3.710×103(m3/h)=1.03m3/s
∴Pe1=pqv=150×1.03=154.6(W)
消耗轴功率P2=Pe2/η=154.6/0.7=220.9(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
第二种工况
所以,第二种工况经济
4-9单级离心泵,性能参数n=1420r/min,qv=73.5L/s,H=14.7m,P=15.3kW。
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:
∴(L/s)
扬程:
∴(m)
功率:
∴(kW)
4-10有台离心风机在转速为n=1000r/min时,能输送0.3m3/min空气(ρ=1.2kg/m3),全压p=600Pa。
今用它来输送燃气(ρ=1.0kg/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=600×1.0/1.2=500(Pa)
证毕。
4-114—13.2(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=71100m3/h,轴功率P=99.8kW,空气密度ρ=1.2kg/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=1.013×105Pa,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:
0.6162kg/m3
∴q1/q2=1;p1/p2=ρ1/ρ2;P1/P2=ρ1/ρ2
∴q2=q1=71100m3/h;
p2=p1×ρ2/ρ1=4609×0.616/1.2=2367(Pa)
P2=P1×ρ2/ρ1=99.8×0.616/1.2=51.23(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=
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=
根据相似定律:
∴(m3/min)
4-13水泵转速n=2950r/min,H=128m,流量qv=1.23m3/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:
∴
当ns=85时,,取整i=3
当ns=133时,,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101.3kPa,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=60×103Pa
20℃时水的pυ=2334Pa
∴△ha=p0/ρg-pυ/ρg-Hg-hw=101.3×103/9810-2334/9810-60×103/9810
=3.97(m)
4-15离心水泵在n=1450r/min下,扬程H=19.5m,流量qv=2.6m3/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101.3kPa,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:
,可计算出:
(m)
当时发生汽蚀,所以:
(m)(80℃时水的pυ=47.363×103Pa,ρ=971.8kg/m3)
∵△ha=p0/ρg-pυ/ρg-Hg-hw
∴Hg=p0/ρg-pυ/ρg-hw-△ha
=101.3×103/(971.8×9.81)-47.363×103/(971.8×9.81)-104/(971.8×9.81)-2.51
=4.61-2.51
=2.10(m)
4-16设除氧气内压力为11.76×104Pa,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=101.3×103Pa,ρ=958.1kg/m3)
∵△ha=p0/ρg-pυ/ρg-Hg-hw
∴Hg=p0/ρg-pυ/ρg-hw-△ha
=11.76×104/(958.1×9.81)-101.3×103/(958.1×9.81)-15×103/(971.8×9.81)-5
=1.3-5
=-3.7(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,0.5m
∴Hg=-3.7-0.5=4.1m
4-17单级双吸式泵的吸入口径d=600m,输送20℃的清水,在n=970r/min,qv=0.3m3/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101.3kPa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:
,可计算出:
(m)
①20℃时水的pυ=2334Pa,ρ=1000kg/m3
∵△ha=p0/ρg-pυ/ρg-Hg-hw
∴Hg=p0/ρg-pυ/ρg-hw-△ha
=101.3×103/(1000×9.81)-2.334×103/(1000×9.81)-8×103/(1000×9.81)-3.12
=9.27-3.12
=6.15(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,0.5m
∴Hg=6.15-0.5=5.65m
②40℃时水的pυ=7375Pa,ρ=992.2kg/m3
∵△ha=p0/ρg-pυ/ρg-Hg-hw
∴Hg=p0/ρg-pυ/ρg-hw-△ha
=86×103/(992.2×9.81)-7.375×103/(992.2×9.81)-8×103/(992.2×9.81)-3.12
=7.26-3.12
=4.14(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,0.5m
∴Hg=4.14-0.5=3.64m
4-18一单级离心泵,转速n=1450r/min时,流量qv=2.6m3/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℃
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