第2章習(xí)題參考答案

1、第二章 流體輸送機(jī)械1. 在用水測定離心泵性能的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)流量為26m3/h時(shí)，離心泵出口處壓強(qiáng)表和入口處真空表的讀數(shù)分別為152kPa和24.7kPa，軸功率為2.45kW，轉(zhuǎn)速為2900r/min。若真空表和壓強(qiáng)表兩測壓口間的垂直距離為0.4m，泵的進(jìn)、出口管徑相同，兩測壓口間管路流動(dòng)阻力可忽略不計(jì)。試計(jì)算該泵的效率，并列出該效率下泵的性能。 答：泵的效率為53.1，其它性能略 解：分別以真空表和壓強(qiáng)表所在截面為1-1和2-2截面，在兩截面間列柏努利方程有：=18.4 m53.2%4 . 用例2-2附圖所示的管路系統(tǒng)測定離心泵的氣蝕性能參數(shù)，則需在泵的吸入管路中安裝調(diào)節(jié)閥門。適當(dāng)調(diào)節(jié)泵的吸

2、入和排出管路上兩閥門的開度，可使吸入管阻力增大而流量保持不變。若離心泵的吸入管直徑為100mm，排出管直徑為50mm，孔板流量計(jì)孔口直徑為35mm，測的流量計(jì)壓差計(jì)讀數(shù)為0.85mHg，吸入口真空表讀數(shù)為550mmHg時(shí)，離心泵恰發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。試求該流量下泵的允許氣蝕余量和吸上真空度。已知水溫為20，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?60mmHg。已知：求：NPSH和解: 1）NPSH可由下式得到：其中：注意：p1的單位換算為pa。的求解過程如下：注意：孔板流量計(jì)安裝在排出管路上的。 2）的求解過程5.用ISO-65-125型離心泵從敞口水槽中將70清水輸送到它處，槽內(nèi)液面恒定。輸水量為35-45 m3/h，在最

3、大流量下吸入管路的壓頭損失為1 m，液體在吸入管路的動(dòng)壓頭可忽略。試求離心泵的允許安裝高度。當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?8.1 kpa。在輸水量范圍下泵的允許吸上真空度為6.4m 和5.0 m。已知：求：Hg解：根據(jù)下式可得Hg： （1）其中：Hs需按下式修正得到：又：將以上各項(xiàng)代入式（1）即可得到Hg。6.用離心泵從敞口貯槽向密閉高位槽輸送清水，兩槽液面恒定。輸水量為40m3/h。兩槽液面間垂直距離為12m，管徑為102×4mm，管長（包括所有局部阻力的當(dāng)量長度）為100m，密閉高位槽內(nèi)表壓強(qiáng)為9.81×104pa，流動(dòng)在阻力平方區(qū)，摩擦系數(shù)為0.015，試求：（1）管路特性方程；（2

4、）泵的壓頭。已知：解：選取敞口貯槽液面為1-1截面，選取高位槽液面為2-2截面，根據(jù)題意有：（1） 管路特性方程可表示為： 其中：，則可得到該管路的特性方程為：（2）泵的壓頭將代入上述管路特性方程即可得到。8用兩臺離心泵從水池向高位槽送水，單臺泵的特性曲線方程為 H=251×106Q² 管路特性曲線方程可近似表示為 H=10+1×106Q² 兩式中Q的單位為m³/s，H的單位為m。 試問兩泵如何組合才能使輸液量最大？（輸水過程為定態(tài)流動(dòng)）。解：可將兩臺泵采取串聯(lián)或并聯(lián)組合。（1）如果采取串聯(lián)方式，則流量可由下式聯(lián)立求解得到：（2）采取兩臺泵并聯(lián)

5、組合時(shí)，則流量可由下式聯(lián)立求解得到：9 .現(xiàn)采用一臺三效單動(dòng)往復(fù)泵，將敞口貯罐中密度為1250kg/m³的液體輸送到表壓強(qiáng)為 1.28×106Pa的塔內(nèi)，貯罐液面比塔入口低10m，管路系統(tǒng)的總壓頭損失為2m，已知泵活塞直徑為70mm，沖程為225mm，往復(fù)次數(shù)為200 1/min，泵的總效率和容積效率為0.9和0.95。試求泵的實(shí)際流量，壓頭和軸功率。已知：求：Q、H、N解：（1）Q可通過下式求得： （1）其中，三效單動(dòng)往復(fù)泵理論平均流量QT為： = 3×/4 ×(0.07)2×0.225×200 =0.52m3/min將QT代入式（

6、1）即得Q。 (2)泵的壓頭H可通過在儲(chǔ)罐液面與管出口外側(cè)間列伯努利方程得到： (3)軸功率N 10. 已知空氣的最大輸送量為14500kg/h，在最大風(fēng)量下輸送系統(tǒng)所需的風(fēng)壓為1600Pa（以風(fēng)機(jī)進(jìn)口狀態(tài)級計(jì)）。由于工藝條件的要求，風(fēng)機(jī)進(jìn)口與溫度為40，真空度為196Pa的設(shè)備相連。試選合適的離心通風(fēng)機(jī)。當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?3.3kPa。解：按進(jìn)口狀態(tài)的風(fēng)量Q和實(shí)驗(yàn)條件下的全風(fēng)壓HT查找附錄21選擇離心式風(fēng)機(jī)。 （1）將操作條件下的風(fēng)壓換算成實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓。 （2）操作條件下的風(fēng)量Q: 根據(jù)輸送量和風(fēng)壓選擇離心式風(fēng)機(jī)。11. 15的空氣直接由大氣進(jìn)入風(fēng)機(jī)，再通過內(nèi)徑為800mm的水平管道送到爐底

7、，爐底表壓為10.8kPa?？諝廨斔土繛?0000m3/h（進(jìn)口狀態(tài)計(jì)），管長為100m（包括局部阻力的當(dāng)量長度），管壁絕對粗糙度可取為0.3mm?，F(xiàn)庫存一臺離心通風(fēng)機(jī)，其性能如下所示。核算此風(fēng)機(jī)是否合用？當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01.33kPa。 轉(zhuǎn)速，r/min 風(fēng)壓，Pa風(fēng)量，m³/h1450 12650 21800解：核算風(fēng)機(jī)是否合用主要要看管路實(shí)際輸送的以進(jìn)口狀態(tài)計(jì)的風(fēng)量和實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓是否比風(fēng)機(jī)提供的要小。此題要注意將管路實(shí)際輸送的風(fēng)量和風(fēng)壓換算成實(shí)驗(yàn)條件下的后再與所提供風(fēng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行比較。（1） 管路輸送系統(tǒng)的風(fēng)壓HT：可通過在風(fēng)機(jī)入口和爐底間列伯努利方程得到： 操作條件下

8、的（15，1個(gè)大氣壓）下空氣的密度和粘度可查附錄。(2)將操作條件下的風(fēng)壓換算成實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓（3）比較Q和是否比風(fēng)機(jī)提供的風(fēng)量和風(fēng)壓小，如小，則合用。12. 某單級雙缸雙動(dòng)空氣壓縮機(jī)，活塞直徑為300mm，沖程為200mm，每分鐘往復(fù)480次。壓縮機(jī)的吸氣壓強(qiáng)為9.807×104Pa，排氣壓強(qiáng)為34.32×104Pa。試計(jì)算該壓縮機(jī)的排氣量和軸功率。假設(shè)汽缸的余隙系數(shù)為8%，排氣系數(shù)為容積系數(shù)的85%，絕熱總效率為0.7?？諝獾慕^熱指數(shù)為1.4。解：（1）排氣量Vmin的計(jì)算Vmin=dVmin 其中： 雙缸雙動(dòng)壓縮機(jī)吸氣量Vmin=（4A-a）snr 活桿面積與活塞面

9、積相比可以略去不計(jì) 吸收量Vmin =4Asnr = 4 ×/4 ×0.32×0.2×480 = 27.13 m3/min 壓縮機(jī)容積系數(shù)0= 1-(P2/P1)1/k-1 = 1- 0.08（34.32/9.80）1/1.4-1 =0.8843 d=0.850 = 0.7516 排氣量Vmin=dVmin= 20.39m3/min （2）壓縮機(jī)的理論功率 Na= P1 Vmin·/（-1）(P2/P1)/(-1) 1 = 50.19 Kw 該壓縮機(jī)的軸功率 N = Na/a =50.19/0.7 = 71.7Kw13. 用三級壓縮把20的空氣

10、從98.07×10³kPa壓縮到62.8×105Pa。設(shè)中間冷卻器能把送到最后一級的空氣冷卻到20，各級壓縮比相同。試求： （1）.在各級的活塞沖程及往復(fù)次數(shù)相同情況下，各級汽缸直徑比。（2）三級壓縮消耗的理論功（按絕熱過程考慮。空氣絕熱指數(shù)為1.4，并以1kg計(jì)）。分析：多級壓縮機(jī)的工作原理：每一級排出口處的壓強(qiáng)多時(shí)上一級的四倍，因此每一級空氣的流量為上一次的0.25倍解：各級的活塞沖程及往復(fù)次數(shù)相同壓縮機(jī)總的壓縮 比 = （P2/P1）1/3 = 4 V1 ：V2 ：V3 = A1 ：A2 ：A3 = 16 ：4 ：120時(shí)1Kg空氣的體積V1 = mRT/MP = 1×8.31