过程机械习题祥解.

《过程机械》补充习题参考祥解3-1DA450-121裂解气离心式压缩机，第一级叶轮外径D2=655mm，叶片出口安装角βA2=35°,出口叶片数Z2=22，出口绝对速度C2∝=200m/s，气流方向角α2∝=21.1°，叶轮工作转速n=8400rpm，求该级叶轮对每kg气体所作的理论功Hth(α1=90°)2222222222222222(1)6558400287.946060(2)(sin200sin21.10.25287.94(3),sin(1)sin287.94(10.2535.4rrrthAthrAoDnmusccuUhstodalaHuctgZctg解：叶轮的牵连速度u：叶轮的径向分速系数流量系数）叶轮对每千克气体所做的理论功由公式35.4)2246.886.9oJkg3-2DA350-61型离心式压缩机，第一级叶轮外径D2=600mm，叶片出口安装角βA2=45°，出口叶片数Z=18选用流量系数=0.248，叶轮工作转速n=8600rpm，求第一级叶轮对每kg气体所作的叶片功Hth(α1=90°)222222222(1)8600600270.046060(2)sin(1)sin45270.04(10.24845)1845845.8AthrAoounDmusHuctgZctgJkg：解：叶轮的周向速度斯陀道拉公式得有限叶片叶轮得理论功2r3-3丙烯离心式制冷压缩机PLS-2000的第三级叶轮，其叶片进出口速度分别为：C1=62.25m/s,α1=90°,C2=136.4m/s,α2=18°24ˊ,叶轮工作转速n=12000rpm,进出口直径分别为D1=0.180m,D2=0.330m，求：叶轮给予500kg有效流量的理论能量头Hth11221'212211(1)12000180113.04606012000330207.246060(2)0cos2136.4cos1824129.43(3):207.24129.430uouthuunDmusnDmuscmccsHucuc解：叶轮进出口得牵连速度分别为：由进出口速度三角形得周向分速叶轮给予每千克有效流量的理论能量头由欧拉方程有426823.0750050026823.071.3410JkgkgKJ气体的有效能量头为：3-4已知某离心式空气压缩机的第一级叶轮D2=380mm，D1=202mm，βA2=40°，Z=16,叶轮转速n=13800rpm，流量系数=0.233,α1=90°,求叶轮对单位质量气体所提供的理论能头Hth及叶片无限多时的理论能头Hth∝？2211222220222222213.1438013800274.660603.1420213800145.88460602(1)274.436(10.23340)54454.68sin3(1)(10.2331.ththrAAthrADnmusDnmushHuctgJctgkgHuctgZu解：（）求叶轮进出口的牵连速度：（）求（）sin401918)1644940.7oJkg2r3-5一台离心式压缩机，一级叶轮的叶片功Hth=45864J/kg,ηpol=78%,级的进口速度Cin=74m/s，出口速度Cout=96m/s，轮阻损失系数βdf=0.03，漏气损失系数βL=0.012，求实际耗功Htot及Hpol、Hhyd、Hl、Hdf？22221(1)(10.0120.03)4586447790.2920.7847790.2937276.433:11()(9674)187022totldfthpolpolpoltothydthmhydcommcjcomJHHkghJHHkgHHHHHJHCCkgHH解：（）叶轮的实际总耗功：（）多变压缩功：（）流动损失能量头由功耗分配图可知：其中：45864187037276.436717.574:0.01245864550.375:0.03458641375.92polhydthmcomlllthdfdfdfthJhhhhkghJHhkghJHHkg（）泄漏损失能量头（）轮阻损失能量头3-6已知丙烯C3H6的R=197.57J/Kg·k，k=Cp/Cv=1.1548，首级进口压力0.12MPa，温度为—41.7℃，若选取u2=235.6m/s，=0.31，βA2=50°，Z=24，βL+βdf=0.04，ηpol=0.76,试求：首级的压力比ε=？，级的出口压力Pout=？（Pg：143）22222021sin(1)sin50235.6(10.3150)35505.6/242(1)(10.04)35505.636925.8/30.7636925.828063.6/4281thAthrAotottotldfthpolpoltotpolHHuctgZctgJKgHHHJKgHHJKgHRTi解：（）求（）求（）（）使用简化公式063.60.614197.57(41.7273)10.6141.61451.6140.120.1973outinPPPa（）2r41128063.60.76197.57231.3poloutininoutpolinpolpolinoutinpRTppRTpppm-1mpolk-1kpol1.15解：（）使用精确公式：mH=m-1kkmkk-1H=因为，mk-1m-1k-1m-11.15481.1548-11.15480.7611.791551.79150.122.15outinoutinppPPPa48-1（）3-6已知丙烯C3H6的R=197.57J/Kg·k，k=Cp/Cv=1.1548，首级进口压力0.12MPa，温度为—41.7℃，若选取u2=235.6m/s，=0.31，βA2=50°，Z=24，βL+βdf=0.04，ηpol=0.76,试求：首级的压力比ε=？，级的出口压力Pout=？（Pg：143）2r3-7已知某压缩机的第四级进口容积流量Qin=1.543m3/s，该级的D2=0.65m，u2=170m/s，βA2=30°，δ2=4mm，=0.134，ρ2/ρ0=1.094，Z=22，试计算该级叶轮出口相对宽度，b2/D2=？该值是否符合要求？（Pg：143:2）22222222223222222222232222221224110.914sin650sin30260601704997.5600.65603()60()1.543(0.1340.9140.65170oAinvrvinrvZDnDnuunrpmDbQQkukDnbQDukn解：（）求（）求（）1.094)0.051062r3-8已知某离心式空气压缩机的有效流量G=6.95Kg/s，漏气损失系数βL=0.013，轮阻损失系数βdf=0.03，叶轮对单位质量气体作功Hth=49895J/kg,试计算叶轮作功时消耗的理论功率Nth、漏气损失功率Nl、轮阻损失功率Ndf、总功率Nto,及叶轮对单位质量有效气体的总耗功Htot。16.9549895346.771000100020.013346.774.50830.03346.7710.44(1)1000346.774.50810.4361.6785(1)TthTllTdfdfththtotldfTldftotldfthtotNmHNKWNNKWNNKWmHNNNNKWHHNH解：（）理论功率（）（）（）（）332.7100052.046.95totKJKgm3-9已知空气的K=1.4，R=288.4J/kg·k,叶轮实际耗功Htot=47829J/kg，级的进口温度tin=20℃流速Cin=31.4m/s，各关键截面的流速为：C0=92.8m/s,C1=109m/s,C2=183m/s,C4=69.3m/s,C6=69m/s,试求此级各关键截面的气流温度？222224240031.411.41()()21.4288.42985.969.9068810()292.8985.96009.9110(0)3.7716.232iiniiiintottotitotinCCCKTTTHHKRcHTCtC解：以压缩机进气口in为基准截面，级中任一截面的气流温度与基准截面的温差为：截面温度差温度截面241124222444289.23109985.96119.9110(0)5.4014.6287.62183985.96229.9110(47829)31.2951.29324.29269.3985.96449.9110(47829)45.5165.51338.5126KTCtCKTCtCKTCtCK截面截面截面246669985.9669.9110(47829)45.5365.53338.512TCtCK截面3-10DA350-61离心压缩机，按设计要求吸入流量Qj=350m3/min，排出压力Pc=600kpa。但某厂实际操作中吸入流量只有Qj=300m3/min，排出压力PC=400～500kpa,试分析：(1)Qj、PC都达不到设计指标的主要原因是什么?(2)在进口管线上加一台风机，能否使压缩机的流量提高？答：(1)本题的实质是工作点发生了变化造成的。根据题意分析大致有以下原因：①压缩机的进气温度比设计的高，导致压缩机的性能曲线下移；②压缩机的进气管路堵塞，进气压力下降，导致压缩机的性能曲线下移；③压缩机的转速降低了，导致压缩机的性能曲线下移；④气体的性质可能发生了变化，气体分子量增大了，即气体常数减小了，导致压缩机的性能曲线下移；压缩机的性能曲线下移后，会使压缩机的流量和压力下降，达不到设计要求。(2)在进口管线上加一台风机，能使压缩机的流量提高，进气压力上升，可使压缩机的性能曲线上移，从而使流量和压力提高。4-1用一台离心泵从井水抽水，井水水面渐渐下降，问水面降到离泵中心轴线几米处，泵开始发生汽蚀？已知泵为2BA-6，流量为20m3/h，吸入管内径50mm，吸入管路阻力损失约为0.2m液柱，（假设PA=Pa,[Hs]=7.2m）3333022020201.205.5610445.56102.820.052.)2)6.626.6AasuallossuAasuallossummQhsQQmcsADPPcZHhggPPcZHhmg解：（）泵入口处的平均流速：（）泵的最大允许安装高度：（井水液面压力（当水面降到离泵中心轴线米处时，泵开始发生气蚀。4-2用一台50B31型泵由一水池向外输送20℃的水，在进水管中的流速为1.5m/s，而在进水管路上的总阻力损失为4m水柱，求泵可安装在距液面多高？如其它条件相同，但水温为80℃时又怎样安装？已知20℃时，[Hs]=8m,80℃时饱和蒸汽压力为47359Pa。下即泵要安装在水池液面。度为负的热水时，泵的安装高输送此时泵的安装高度：时水的换算为时清水的将高的地方。泵可安装在距液面约面压力）泵的安装高度：水池解：