流体输配管网习题答案

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1、1流体输配管网流体输配管网习题集及部分参考答案习题集及部分参考答案部分习题、作业参考答案第 1 章 （略）第 2 章 2-1 已知 472No6C 型风机在转速为 1250 r/min 时的实测参数如下表所列，求： 各测点的全效率；绘制性能曲线图；定出该风机的铭牌参数（即最高效率点的性能参数） ； 计算及图表均要求采用国际单位。测点编号12345678H(m 水柱）8684838177716559P（N/）843.4823.8814.0794.3755.1696.3637.4578.6Q（m3/h）5920664073608100880095001025011000N(kW)1.691.771

2、.861.962.032.082.122.15效率0.8210.8580.8950.9120.9090.8830.8560.822Q(m3/s)1.641.842.042.252.442.642.853.06风机性能曲线01020304050607080901001.522.533.5Q（m/s)H（mm水柱），效率 （%）1.522.533.54N(kW)效率曲线Q-H曲线Q-N曲线2-2 根据题 2-1 中已知数据，试求 4-72-11 系列风机的无因次量，从而绘制 该系列风机的无因次性能 曲线 。计算中定性叶轮直径 D2=0.6m。2测点编号 12345678流量系数0.1480.166

3、0.1840.2030.2200.2380.2570.276压力系数0.4540.4440.4380.4280.4070.3750.3430.312功率系数0.082.0860.0900.0950.0990.101.1030.104效率82%5.7%89.5%91.5%90.4%88.4%85.6%82.8%风机无因次性能曲线0.060.080.10.120.140.160.180.20.140.190.240.29无因次流量N0.250.30.350.40.450.50.550.60.650.70.750.80.850.90.95p与效率效率压强功率2-3 得用上题得到的无因次性能曲线 求

4、4-72-11No5A 型风机在 n=2900 r/min 时的最佳效率点各参数 什，并计算该机的比转数值。计算时 D2=0.5m。解： 查无因次曲线表得：P=0.428 Q =0.203 N =0.095 2222 2 222 222 332 2/603.14*0.5*2900/6075.9/3.14*0.536003600*75.9*0.2031088644 1.205*75.9 *0.42829713.14*0.5/1000*1.025*75.9 *0.095/10009.8244uD nm sDQuQPu PDNu NkW2-4 某一单吸单级泵，流量 Q=45m/s ，扬程 H=33.

5、5m ，转速 n=2900r/min ,试求其比转数为多少？ 如该泵为双吸式，应以 Q/2 作为比转数中的流量计算，则其比转数应为多少，当该泵 设计成八级泵，3应以 H/8 作为比转数中的扬和计算值，则比转数为多少？3344 33/44“ 33/44453600 3.653.65*2900*85 33.545/720023.653.65*2900*60.133.545/36003.653.65*2900*404.3(33.5/8)(/8)spspQnn H Q n H Qnn Hsp双吸式：n八级式：2-5 某一单吸单级离心泵，Q=0.0375(m3/s) ，H=14.65m ，用电机由皮带拖

6、动，测得 n=1420r/min,N=3.3kW; 后因改为电机 直接联动，n 增大为 1450r/min，试求此时泵的工作参数为多少？解： 设增大后的泵的参数用 Q H N来表示 3 22 3314501.021.020.075/14201450()()1.041.0415.241420 1450()()1.0651.0653.51420QnQQmsQnHnHmHn NnNkWNn解得解得H解得N2-6 在 n=2000 的条件下实测一离心泵的结果为 Q=0.17m/s,H=104m,N=184kW.如有一几何相似的水 泵，其叶轮比上述泵的叶轮大一倍，在 1500r/min 之下运行，试求在

7、相同的工况点的流量，扬程及效 率各为多少? 333 22 351500()*2661.02/2000() ()2.25234() ()13.52484QnDQQmsQnDHnDmHnD NnDkWNnD解得解得H解得N2-7 有一转速为 1480r/min 的水泵，理论流量 Q=0.0833m/s ，叶轮外径 D=360mm，叶轮出中有效 面积 A=0.023，叶片出口安装角 =30，试做出口速度三角形。假设流体进入叶片前没有预旋运动，即 Vu=0,试计算此泵的理论压头 Ht.设涡流修正系数 k=0.77，理论压 HT 这多少？解：422222 22220.0833/0.0233.62/148

8、0*0.3627.88260 27.883.62*3021.6111*27.88*21.6161.59.8 0.77*61.547.4rurTuTTQvm sA Duvuv ctgctgHu vmg HkHmo如图所示：2-8 有一台多级锅 炉给水泵，要求满足扬程 H=176m，流量 Q=81.6m3/h，试求该泵所需的级数和轴功率各为多少？计算中不考虑涡流修正系数。其余已知条件如下：叶轮个径 D =254m 水力效率 h=92% 容积效率 v=90% 机械效率 m=95 % 转速 n=1440r/min 液体出口绝对流速的切向分速为出口圆周速度的 55.解： 22 22 2219.1/60

9、110.5520.4618.821769.351018.82 /100039.139.1/0.92*0.90*0.9549.749.7TuThhVmD num sHu vumgg HHmNeQHkW NeNkWkW 总H所需级数为取整为级H需要的轴功率为2-9 为什么离心式泵与风机性能曲线中的 Q- 曲线有一个最高效率点？22,vh TTTTv TT hvhQHQ HQHNNHABctgQQ ABctgNQQ 答：由于而且，满足关系Q代入上式得：（）在，不变或变化不大的情况下，与满足二次函数关系，函数图象开口向下，故存在一个最高效率点。另外，还可以参见教材 P49 页关于水力损失的描述。 2-

10、10 影响泵或风机的性能的能量损失有叧几种？简单地讨论造成损失的原因。证明全效率等于各分 效率之乘积。答： 泵或风机的能量损失分为水力损失，容积损失，机械 损失，水力损失是由于过5流部件的几何形状，壁 面粗糙度以及流体的粘性而导至的局部和沿程阻力 损 失。由于机内存在高压低压 两部分，同时部件之间存在缝隙，使流体从高压区 回流到低压区，造成容积损失。机械损失包括轴承和轴封的摩擦损失，以及叶 轮转动时其外表与机壳内流体之间发生的圆盘摩擦损失。,TvThTT mvhmQHQH NN Q H N Q证明：2-11 简论述相似律与比转数的含 义和用途，指出两者的区别。答： 当原型机和模型机性能曲线 上

11、所对应的两个工况点呈三角形相似 ，即：32235222222() (),() () ,() ()nnnnnnnnnnmmmmmmmmmmQDngHDnNnD QDngHDnNnD 则说明两机相似 。比转数是用来描述同一类型的泵或风机不论其尺寸大小而反映其 流量 Q，扬程 H 和转数 n 之间关系的类型性能代表量。相以委描述的是同一类型的风机 之间的关系，比转数是不同类型的风机之间比较的基础。2-12 无因次性能曲线 何以能概括同一系列中，大小不同，工况各异的性能？应用无因次性能曲线 要注意哪些问题？答：因为同一系列的风机的相似工况点的流量，压力，功率虽不一样，但是它们的对应的 无因次量却是相等

12、的，故由无因次量作出的曲线能概括它们的性能。应用时要注意，它只适 用于同一系列的风机，而且对同一系列的风机如果机器的大小过分悬殊也会引起很大误差。 2-13 试简论不同叶型对风机性能的影响，并说明前向叶型的风机为何容易超载？答：前向叶型，径向叶型，后向叶型 的扬程依次减小，但是所消耗的功率却依次增大。由公式 2()TTTNQABQ ctg可知对前向型，公式的二次项系数为正，随着流量的增大，风机要求的功率增加很快，故而容易超载。2-14 利用电机拖动的离心式泵或风机，常在零流量下启动，试说明其理由。答： 重载起动会引起很大的冲击电流，离心式泵或风机的轴功率随流量的增加而 增加，所以离心泵或风机在

13、 Q=0 时 N 最小，所以应零流量下起动。2-15 关闭节流设备使泵或风机常在零流量下运行，这时轴功率并不等于零，为什么？是否可以使风 机 或泵长时期在零流量下工作？原因何在？ 答： 因为存在机械损失以及泄流损失，故不为零。不可以使风机长期在零流量下工作，因为机械损 失引起发热，热量不能被流体及进带走，将导致烧毁风机。2-16 下表所列 4-72-11 型风机中的数据任选某一转速下折三个工况点，再选 另一个转速下三个工况 点，验证它们是否都落在同一无因次性能上。取 T4-72-11No.5A 型风机其参数如下：n=1450r/minP(Pa) Q3(/ )mhPQ6点 180039760.4

14、640.148 点 474054020.4290.202 点 850073100.2900.273n=2900r/minP(Pa) Q3(/ )mhPQ点 1320079420.4630.148 点 42960108400.4280.202 点 82010146200.2910.273绘出两条无因次曲线 如下图：00.10.20.30.40.500.10.20.3系列1 系列2由图可知，同一系列的风机在同一条无因次曲线上。2-17 泵与风机所产生的理论扬程，与流体种类无关。这个结论应该如何理欧拉方程指出解？在TH 工程实践中，泵在启动前必须预先想泵内充水，排除空气，否则水泵就打不上水来，这不与

15、上述结论 相矛盾吗？答：不矛盾。HT=（u2vu2-u1vu1） ，泵或风机所产生的理论扬程 HT与流体种类无关，也就是说1 g无论输送的流体是水或是空气，所乃至其他密度不同的流体，只要叶片进、出口处的速度三角形相同， 都可以得到相同的液柱或者气柱高度；而此时被输送的流体不是水，是空气，因此打上来的也是空气。2-18 书中，H 代表扬程，P 代表水头，而在工程实践中，风机样本上又常以 H 表示风机的压头，单 位为 Pa，此压头 H 与扬程 H 及压头 P 有何异同？ 答：风机样本上表示风机的压头 H 与水头为同一个概念，与扬程 H 为不同概念。而在描述水头时， P=H，此 H 为扬程。2-19 你能否说明相似律中和式= mQ QH Hm3mN Nmn n有什么使用价值。 答：该式说明流量与转速为一次方比；扬程与转速的二次方成正比例；功率与速度的三次方成正比例； 因此，可根据不同的 Q、H 和 N 的要求，选择合适的转速。72-20 计算泵或风机的轴功率时，我国常用下列公式：N=；N=；N=rQH 102QH Qp 其中，N 的单位为 kW，你呢感否说明每个公式中，r、Q、H 及 p 都应采用什么单位。 答： 第一个公式 rkN/m3 Qm3/s Hm第二个公式