第二章流体输送机械标准答案

第二章流体输送机械

离心泵特性

【2-1】某离心泵用 15 C 的水进行性能实验，水的体积流量为 540m 3/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 15 C 时

995.7kg/m 3，流量 q V 540m 3 / h

压力表P M 350kPa,真空表g 30kPa （表压） 压力表与真空表测压点垂直距离 ％ 0.35m

管径 d ! 0.35m, d 2 0.31m

2

d . u 2 q - 1.56

d 2

2 2

P M P V U 2 U 1

H

h 。

2 -

p 2

g

350 103 ( 30 103) 0.35 -

995.7 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，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

增大，则轴功率 P 乐gH 将增大。

【2-3】某台离心泵在转速为

1450r/min 时，水的流量为 18m 3/h , 扬程为20m （H 2O ）。试 求：（1）泵的有效功率，水的密度为 1000kg/

m

3

； （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 q v 18m 3 / h, H 20m 水柱，

1000 kg /m 3

有效功率

P e q v gH ——

1000 9.81 20 981W

流速

U 1

q v 540/3600

1.56m /s 4d1 (0.35)2

2

0.35 031

1.99 m / s

扬程

(1.99)2 (1.56)2

2 9.81

3600

(2)转速 n i 1450r/min 时流量q vi 18m >h ，扬程 已 20m 巴0柱

转速 n 2 1250r /min

流量

q v2

q v1

些18 n

1250 15.5 m / h

1450

扬程

H 2

比

2

2

20

1250

14.9m H 2O 柱

1450

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 98.1kPa ,两槽

液位相差4m 且维持恒定。已知输送管路为

45mmc 2.5mm ,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0.02。

在输送范围内该离心泵的特性方程为

H 28 6 105q V ( q V 的单位为m 3/s , H 的单位为m )。水的

密度可取为1000kg/m 3。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/m 3的碱液，则离心泵的工作点有何变化？

故管路特性方程 H 14 3.23 105 q V 2

离心泵特性方程 H 28 6 1050/2

5

2

5

2 28 6 10 q v 14 3.2

3 10 q

v

得工作点下的流量与压头

3

3

q v 3.89 10 m /s , H 18.92m

1200 kg/m 3的碱液时，泵特性方程不变，此时管路特性方程

5 2

H 12.3

3.23 10 q

v

将该方程与泵特性方程联立

其中

解 (1)管路特性方程

2

H H ° kq V

A z 空4

98.1 3

3

10 “ =14

g

10 9.81

8 l 习e 0 02

8 20 2

g d 5

u. u

乙

3.142 9.81 0.045

两式联立

(2)当改送密度为

H 。 A z 空

3

98.1 10 1200 9.81

12.3

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 0

k

3.23 105

5 2 5 2

28 6 10 q V 12.3 3.23 10 q V

得新工作点下流量及压头

' 3 3 '

q V 4.12 10 m / 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

C V / m3 s 100.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.008

H /m2625.524.5232118.515.5128.5

H o Z

工作点的流量与扬程

3 1

q v / m s 00.0010.0020.0030.0040.005 0.0060.0070.008

H /m 1010.51214.51822.6 2834.642.1

工作点流量q vA3

0.0045 m/s，扬程H A 19.8m H2O

（3）将工作点流量从q vA0.0045m/s调节到

3

q vc 0.0035m /s，泵的转速应由2900r / min 调

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

流体流动处于阻力平方区，摩擦系数为0.03。流体流经换热器的局部阻力系数为32。

离心泵在转速n 2900r /min时的H q v特性曲线数据见

0 "■ ■L

试求：（1）管路特性方程;

已知 d 0.075m, I l

e （2）工作点的流量与扬程；（3）若采用改变转速的方法，使

第

3 3

3.5 10 m/s，应将转速调节到多少？（参看例

2-3)。

(1) 管路特性方程 2

H0 kq V

l e

5 d4

^8——0 03 9 81 . 单* 5.02 105 (0.075) (0.075)

H 10 5.02 105 2

q V 管路特性曲线的qv与H计算值如下400m 。