流体输配管网习题答案 老龚版

《流体输配管网》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4—72—No6C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。

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。

2-3 得用上题得到的无因次性能曲线求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

2-4 某一单吸单级泵，流量Q=45m?/s ，扬程H=33.5m ，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，应以H/8作为比转数中的扬和计算值，则比转数为多少？

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

2-6 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，试求在相同的工况点的流量，扬程及效率各为多少?

2-7 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β?=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V u?=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：

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ηh=92%

容积效率ηv=90%

机械效率ηm=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：

2-9为什么离心式泵与风机性能曲线中的Q-η曲线有一个最高效率点？

另外，还可以参见教材P49页关于水力损失的描述。

2-10 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 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。 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 上所对应的两个工况点呈三角形相似 ，即：

32235

222222()(),()(),()()n n n n n n n n n n m m m m m m m m m m Q D n gH D n N n D Q D n gH D n N n D ρρ===

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()T T T N Q A BQ ctg γβ=- 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：

绘出两条无因次曲线 如下图：

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T H ，与流体种类无关。这个结论应该如何理欧拉方程指出解？在工程实践中，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，这不与上述结论相矛盾吗？

答：不矛盾。H T =1

g

（u 2v u2-u 1v u1），泵或风机所产生的理论扬程H T 与流体种类无关，也就是说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

m

Q Q =m n

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