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1、第二章 流体输送机械离心泵特性【2-1】某离心泵用15C的水进行性能实验，水的体积流量为540m3/h，泵出口压力表读数为350kPa，泵入口真空表读数为30kPa。若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为 350mm，吸入管与压出管内径分别为350mm及310 mm,试求泵的扬程。解 水在15C时p= 995.7kg/m3，流量 q = 540m3 / hV压力表p = 350kPa,真空表p = -30kPa （表压） MV压力表与真空表测压点垂直距离h= 0.35m管径 d = 0.35m, d = 0.31mN 沽q 540 / 3600流速u =兀 v = = 1.56m / s4 叫
2、 4 x （.35）2=1.56 x=1.99m / sp - p u2 - u2扬程H = h +r350 x 103 - (-30 x 103) (1.99)2 - (1.56)2=0.35 + + 995.7 x 9.812 x 9.81=0.35 + 38.9 + 0.078 = 39.3m 水柱【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为 1400kg/m 3的水溶液，其他性质可 视为与水相同。若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：（1）泵的压头（扬程）有无变化；（2）若在泵出口装一压力表，其读数有无变化； （3）泵的轴功 率有无变化。解（1）液体密度增大
3、，离心泵的压头（扬程）不变。（见教材）（2）液体密度增大，则出口压力表读数将增大。（3）液体密度p增大，则轴功率P = qvpgH将增大。【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min时，水的流量为18m3/h，扬程为20m（H2O）。试 求：（1）泵的有效功率，水的密度为1000kg/m3； （2）若将泵的转速调节到1250r/min时，泵 的流量与扬程将变为多少？解(1)已知qv =18m3 / h, H = 20m 水柱，p = 1000kg / m318有效功率P = q p gH = 3600 x 1000 x 9.81 x 20 = 981W 转速 n =1450r/min时流量q
4、 = 18ms/们扬程H = 20m H O柱转速n = 1250r / min流量q = q 2 = 18 x= 15.5m3 / hV2 、V 1 1450扬程（1250,H 2 = H11 1 = 20 /J =14伽 H2O 枉、1 /管路特性曲线、工作点、等效率方程【2-4】用离心泵将水由敞口低位槽送往密闭高位槽，高位槽中的气相表压为，两槽液位相差4m且维持恒定。已知输送管路为?45mmX2.5mm，在泵出口阀门全开的情况下，整个输送系统的总 长为20m （包括所有局部阻力的当量长度），设流动进入阻力平方区，摩擦系数为。在输送范围内 该离心泵的特性方程为H = 28-6x105qv
5、（ q的单位为ma/s, H的单位为m）。水的密度可取为 1000kg/m3。试求：（1）离心泵的工作点；（2）若在阀门开度及管路其他条件不变的情况下，而改为输送密度为1200 kg/ma的碱液，则离心泵的工作点有何变化？解 （1）管路特性方程H = H0 + kqv2p/ 98.1x103其中 H =女 + = 4 +=140 p g103 x 9.81k = X e = 0.02 x8x- = 3.23 x 105兀2g d53.142 x9.81 0.045故管路特性方程 H = 14 + 3.23x 105q 2离心泵特性方程H = 28 - 6 x105 qv 2两式联立28 - 6
6、 x 105 q=14 + 3.23 x 105 q得工作点下的流量与压头qv = 3.89 x10-3m3 / s , H = 18.92m（2）当改送密度为1200 kg/ma的碱液时，泵特性方程不变，此时管路特性方程TT .Ap98.1x103H = Az += 4 += 12.30 pg1200 x 9.81流动进入阻力平方区，且阀门开度不变，则k不变。因此管路特性方程变为H = 12.3 + 3.23 x105 qv 2将该方程与泵特性方程联立28 - 6 x 105 qv 2 = 12.3 + 3.23 x105 q 2得新工作点下流量及压头qV = 4.12 x 10-3m3 /
7、 s , H = 17.78m【2-5】在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮 水池经换热器送到另一敞口高位槽，如习题 2-5附图所示。已知高位槽液面比贮水池液面高出10m，管内径为75mm， 管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400m。流体流动处于阻力平方区，摩擦系数为。流体流经换热器的局部阻 力系数为& = 32。V下表。习题2-5a附图q / m3 - s-10H / m26232112试求：（1）管路特性方程；（2）工作点的流量与扬程；（3）若米用改变转速的方法,（2）问求得的工作点流量调节到3.5x10-3m3/s，应将转速调节到多少？（参看例 2-3）解 已知 d = 0
8、.075m,l +1 = 400m,X = 0.03,&= 32（1）管路特性方程H = H 0 + kq2H = AZ + 曲=10 + 0 = 10mH O0P g工作点的流量与扬程管路特性曲线的qv与H计算值如下q / m3 - s-10H / m 10121828工作点流量 qA = 0.0045m3 /s，扬程 HA =19.8 m H O 将工作点流量从q = 0.0045m3 /s调节到q = 0.0035m3 /s，泵的转速应由2900r/minAVCk=上r 1+E1&Xe +丸2 g(d 5d 4 J840032一x 0.03 x+ = 5.02 x 105兀 2 x 9.
9、81(0.075)5 (0.075)4使第离心泵在转速n = 2900r /min时的H - q特性曲线数据见H = 10 + 5.02 x 105 q 2V调节到多少?将q = 0.0035m3 / s代入管路特性方程，求得VC气=10 + 5.02 x 105 x (0.0035)2 = 16.1 m H O等效率方程H = Kq 2V16.1C = 1.31x 106q2(0.0035)2VC得等效率方程 H = 1.31 x 106 q2等效率方程的计算值如下q / m3 - s-i021从n = 2900,/min的泵特性曲线与等效率曲线的交点D,得到qD = 0.004m3 / s
10、, Hd = 21习题2-5b附图流量为q = 0.0035m3 / s时的转速为 VCn = n qvc = 2900 x 网、=2538, / min C D q0.004VDnD nc x 100 = 2900 - 2538 x 100 = 12.5% n2900D转速变化小于20%，效率基本不变。离心泵的并联及串联【2-6】若习题2-5第2问改为两台泵并联操作，管 路特性曲线不变，试求泵工作点的流量与扬程。解习题2-6附图中点A为工作点流量 q = 0.0053m3 / s，扬程 H = 23.7m 水柱V习题2-6附图习题2-7附图【2-7】若习题2-4第2问改为两台泵串联操作，管路
11、特性曲线不变，试求工作点的流 量与扬程。解习题2-7附图中点A为工作点，流量 q =0.0061 / s，扬程 H = 30.02m 水柱V离心泵的安装高度【2-8】用型号为IS65-50-125的离心泵，将敞口水槽中的水送出，吸入管路的压头损 失为4m，当地环境大气的绝对压力为98kPa。试求：(1)水温20C时泵的安装高度，(2)水温80C时泵的安装高度。解已知环境大气压力p0= 98kPa (绝压)吸入管 % = 4 m( HO)，查得泵的汽蚀余量 山=2m(1) 20C的水，饱和蒸气压 p 23.38kPa，密度 p = 998.2kg / m3最大允许安装高度为H= 5-幼-H =
12、(98二W翌-2-4 = 1.62mg 允许 p gf998.2 x 9.81输送20C水时，泵的安装高度H， 1.62m(2) 80C的水，饱和蒸气压 p = 47.38kPa，密度 p = 971.8kg / m3最大允许安装高度为H= W-Ah-h = (98一4x103 -2-4 = -0.69mg 允许p gf971.8 x 9.81输送80C水时，泵的安装高度H Hg允，说明此泵安装不当，泵不能正常操作，会发生汽蚀现象。为 保证泵的正常操作，泵应至少安装在液面下方3.5m或更低。【2-10】 用离心泵输送80C热水，今提出如下两种方案（见习题 2-10附图）。若两 方案的管路长度（
13、包括局部阻力的当量长度）相同，离心泵的汽蚀余量 Ah = 2m。试问这两 种流程方案是否能完成输送任务？为什么？环境大气压力为 101.33泌g。习题2-10附图解 水在80C时饱和蒸气压pv=4L38kPa，密度p= 971.8kg/m3，汽蚀余量Ah = 2m ,大气压力p0 = 101.33kPa最大允许安装高度为H= j-Ah-SH = （101.33一47.38）业 一2_ZH = 3.66-ZHg允许p gf971.8 x 9.81ff第（2）方案的安装高度Hg=7m，大于Hg允许，不能完成输送任务。第方案的安装高度H =-1mg若-1 3.66-SH .则SH 4.66m水柱时可
14、以用。离心泵的选用【2-11】用离心泵从江中取水送入贮水池内，池中水面高出江面20m，管路长度（包括局部阻力的当量长度）为 45m。水温为20C，管壁相对粗糙度-三0.001。要求输水量为 d2025m3/h。（1）试选择适当管径；（2）试选择一台离心泵。解 20C水的 p = 998.2kg / m3, 口 = 1.004 x 10-3 Pa - sl +1 = 45m,号=0.001最大流量qv = 25m3 / h管径d从教材表1-3中选管路中水的流速u = 2.5 ml s25/36004 x 2-5=0.0595m = 59.5mm选公称直径65mm的低压流体输送用焊接钢管空些=1.91m / s管径为 75.5mmx3.75mm，内径 d = 75.5 一3.75
