泵与风机杨诗成第四版习题及答案(4)

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：76.07.151000/8.253600/17081.91000PHgqPPvehvm∴92.092.090.076.0vmh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∞=1.2×6046.014506046.01450=1462.1（Pa）根据斯托道拉公式：PK11，∴855.017.11K∴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。4-3P=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：77.098601000/1367.581.91000PHgqPPve91.092.092.077.0vmh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∵wZgvvgppHhZ212212212wvvmBgdqdqgppHh024422122200241025.0475.0025.09810400003200002222gH=36.69+6.19001.00032.0=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：%82.81%1000.110.9%100pPe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=n121/pp=14509.0/2.1=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Pe1Pe1=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%74.15%100106017003600/1020%100331111PpqPPve第二种工况%88.41%10010659803600/10100%100331222PpqPPve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：2121nnqq∴1.150142029005.731212nnqq（L/s）扬程：22121nnHH∴31.61142029007.14221212nnHH（m）功率：32121nnPP∴3.130142029003.15331212nnPP（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/ρ2p2=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=602Dn∴n=min/19106.060606022rDu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=min/9552.160606022rDu根据相似定律：1231212nnDDqq∴12001910955600120030031231212nnDDqq（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：4/365.3iHqnnvs∴3/45.065.3vsqnnHi当ns=85时，69.260/23.1295065.3851283/45.0i，取整i=3当ns=133时，88.460/23.1295065.31331283/45.0i，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=60×103Pa20℃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：4/362.5rvhqnC，可计算出:51.285060/6.2145062.562.53/43/4Cqnhvr（m）当rahh时发生汽蚀，所以：51.2ah（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=4.1m4-17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=8000