泵与风机第四版课后习题答案

p2= p1×ρ 2 / ρ1 =4609× 0.616/1.2=2367（Pa）
P2=P1×ρ 2 /ρ 1=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
3
300m /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？
Pamb
=1.013
×
10
5
Pa，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： 0.6162 kg/m 3
∴ q1/q 2=1； p1/p 2=ρ1/ ρ2；P1/P2=ρ1/ ρ2 ∴ q2=q1=71100m3/h;
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：
q1 n1 q2 n2
4.88 ，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/ ρ g- pυ/ ρg -Hg-hw 根据题意： Hg+hw=60× 103 Pa
20℃时水的 pυ=2334 Pa ∴ △ ha= p0/ ρ g- pυ/ ρ g -Hg-h w=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
4-2，解：
pT∞=ρ(u2 v2u∞-u 1 v1u∞)
∵ v1u∞=0
∴ pT∞=ρu2 v2u∞=1.2× 1450
0.46
60
1450
0.46 =1462.1（ Pa）
60
根据斯托道拉公式： K 1 ，∴ K 1 0.855
1P
1 .17
∴ p= K η·h·pT∞=0.855× 0.90× 1462.1=1124.7 （ Pa）
Pe1=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/m 3） qv1=qm / ρ1=2.957×103 /1.226=2.412 × 103（ m3/h ） =0.67 m3/s
（ 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/p 2=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/m 3），则风压为：
p2=p1× ρ 2/ ρ1=1.2×103× 0.9/1.2=900（ Pa）
∴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
3
qv=20km /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？
12
4
4
2g
0 0 =36.69+ 0.0032 0.001 =36.69m
19.6
∴ 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′·η g·η d=12.6×0.90× 0.97=11.0(kw)
泵的总效率：
Pe 100%
Pe=pqv/1000=1124.7 × 5.1/1000=5.74 (kw) 4-3 离心风机 n=2900r/min ，流量 qv=12800 m 3/h ，全压 p=2630Pa，全压效率η =0.86， 求风机轴功率 P 为多少。
4-3
P=η Pe=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/m 3，求流动效率。
证毕。
4-11 4— 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=71 100m 3/h, 轴功率 P=99.8kW，空气密度ρ =1.2kg/m 3。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
4-4 解：
Pe gqv H 1000 9.81 5.7 136 / 1000
0.77
P
P
9860
0.77
h
0.91
m v 0.92 0.92
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
（ 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/p 2=（ n1/n 2） 2
∴n2=n1 p1 / p2 =1450 1.2 / 0.9 =1674（ r/min ）
2.流量
根据相似定律： q1/q 2=n1/n 2
∴q2= q1× n2/n 1=1.5× 1674/1450=17.32 （ m 3/min ）
9.0 100% 81.82%
p
11.0
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/m 3。 今用它输送密度ρ =0.9kg/m 3 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 n 2
3
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=170m /h, P=15.7kW, η v=0.92, η m=0.90,求泵的流动效率η h 。
4-1 解：
Pe gqv H
P
P
1000 9.81 170 /3600 25.8/ 1000 0.76 15.7
D2
1.2
根据相似定律：
3
q2
D2
n2
q1
D1
n1
3
∴ q2
q1
D2 D1
n2 n1
3
1200 955 300
600 1910
1200 （ m3/min ）
4-13 水泵转速 n=2950r/min ，H=128m，流量 qv=1.23m 3/min 。为满足该流量拟采用 —133 的多级泵，试计算要用几级叶轮。
∴ q2 q1n2 73.5 2900 150.1（L/s）
n1
1420
扬程：
2
H1 H2
n1 n2
∴ H2
2
H 1 n2 n1
14 .7
2
2900
61.31 （m ）
1420
功率：
P1 P2
3
n1 n2
∴ P2
3
P1 n2 n1
15.3
3
2900 130.3 （ kW） 1420
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/m 3） , 全压 p=600Pa。今用它来输送燃气（ρ =1.0kg/m 3），在相同转速时，产生的流量不变，但全
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
1
Pe1 P1
pqv P1
100%
20 103 / 3600 1700
60 103
100%
15.74%
第二种工况
Pe2
2
P2
pqv P1
100%
100 103 / 3600 980
65 103
100%
41.88%
∴Pe1=pqv=150× 0.67=100.5（ W ）
消耗轴功率 P= Pe1/ η =100.5/0.7=143.6 （ W）
2/8
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/m 3） qv1=qm / ρ1=2.957×103 /0.797=3.710× 103（ m 3/h ） =1.03 m3/s
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= n D2 60
∴ n= 60 u2 D2
60 60 1910 r / min 0.6
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= 60 u2 60 60 955r / min
2.51（ m ）
当 ha hr 时发生汽蚀，所以：
ha 2.51（ m）（ 80℃时水的 pυ =47.363× 103 Pa， ρ=971.8kg/m 3）
∵ △ ha= p0/ ρ g- pυ/ ρ g -Hg-hw
∴ Hg= p0 / ρ g- pυ/ ρ g -hw-△ ha =101.3× 103/(971.8 × 9.81)- 47.363× 103/(971.8 × 9.81)- 104/(971.8 × 9.81)-2.51
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
∵H
p2 p1 g
2
2
v2 v1
2g
Z2 Z1 hw
1/8
H pB pm g
2
2
qv
qv
d
2 2
d12
4
4百度文库
2g
0 hw
2
2
320000 40000 H
9810
0 .025
0.025
0.75 2
ns=85
4-13 解： 根据比转速定义：
ns
3.65
n
qv
3/4
∴i
H
i
4/ 3
H
ns
3. 65
n
q
0.5 v
当 ns=85 时， i 128
4/ 3
85
0.5
3.65 2950 1.23 / 60
2.69 ，取整 i=3
4/8
当 ns=133 时， i 128
4 /3
133
0 .5
3.65 2950 1.23/ 60
=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
给水泵必需汽蚀余量 NPSHr 为 5m，试求给水泵的倒灌高度。
15kPa，
4-16,解：（ 100℃时水的 pυ =101.3× 103 Pa， ρ =958.1kg/m 3） ∵ △ ha= p0/ ρ g- pυ/ ρ g -Hg-hw ∴ Hg= p0 / ρ g- pυ/ ρ g -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
mvh
∴ h
0.76 0.92
m v 0.90 0.92
4-2 离心风机叶轮外径 D2=460mm, 转速 n=1450r/min, 流量 qv=5.1m3/s, υ 1u ∞=0, υ 2u ∞ =u2,(1+P)=1.176,流动效率η h=0.90,气体密度ρ =1.2kg/ m 3。试求风机的全压及有效功率。
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 Pe1
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， 证明二：风压变化
所以流量不变；
3/8
根据相似定律，在转速不变时 p1/p 2=ρ 1/ ρ 2
p2=p1× ρ 2/ ρ1=600× 1.0/1.2=500 （ Pa）
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 吸入管路阻力损失为 104Pa。汽蚀比转速 C=850。
101.3kPa，水温为 80℃，
4-15,解：
根据汽蚀比转速定义：
C
5.62
n
qv h3/ 4
r
，可计算出
:
4/ 3
4 /3
hr
5.62 n qv
C
5.62 1450 2.6 / 60 850