流體輸配管網(wǎng)習題答案(老龔版).doc

流體輸配管網(wǎng)習題集及部分參考答案部分習題、作業(yè)參考答案第1章 （略）第2章 2-1 已知472No6C型風機在轉(zhuǎn)速為1250 r/min 時的實測參數(shù)如下表所列，求：各測點的全效率；繪制性能曲線圖；定出該風機的銘牌參數(shù)（即最高效率點的性能參數(shù)）；計算及圖表均要求采用國際單位。測點編號12345678H(m水柱）8684838177716559P（N/）843.4823.8814.0794.3755.1696.3637.4578.6Q（m3/h）5920664073608100880095001025011000N(kW)1.691.771.861.962.032.082.122.15效率0.8210.8580.8950.9120.9090.8830.8560.822Q(m3/s)1.641.842.042.252.442.642.853.06 2-2 根據(jù)題2-1中已知數(shù)據(jù)，試求4-72-11系列風機的無因次量，從而繪制 該系列風機的無因次性能曲線 。計算中定性葉輪直徑D2=0.6m。測點編號 12345678流量系數(shù)0.1480.1660.1840.2030.2200.2380.2570.276壓力系數(shù)0.4540.4440.4380.4280.4070.3750.3430.312功率系數(shù)0.082.0860.0900.0950.0990.101.1030.104效率82%5.7%89.5%91.5%90.4%88.4%85.6%82.8% 2-3 得用上題得到的無因次性能曲線 求4-72-11No5A型風機在n=2900 r/min 時的最佳效率點各參數(shù)什，并計算該機的比轉(zhuǎn)數(shù)值。計算時D2=0.5m。解： 查無因次曲線表得：=0.428 =0.203 =0.095 2-4 某一單吸單級泵，流量Q=45m/s ，揚程H=33.5m ，轉(zhuǎn)速n=2900r/min ,試求其比轉(zhuǎn)數(shù)為多少？如該泵為雙吸式，應(yīng)以Q/2作為比轉(zhuǎn)數(shù)中的流量計算，則其比轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)為多少，當該泵 設(shè)計成八級泵，應(yīng)以H/8作為比轉(zhuǎn)數(shù)中的揚和計算值，則比轉(zhuǎn)數(shù)為多少？ 2-5 某一單吸單級離心泵，Q=0.0375(m3/s) ，H=14.65m ，用電機由皮帶拖動，測得n=1420r/min,N=3.3kW; 后因改為電機 直接聯(lián)動，n增大為1450r/min，試求此時泵的工作參數(shù)為多少？解： 設(shè)增大后的泵的參數(shù)用Q H N來表示 2-6 在n=2000的條件下實測一離心泵的結(jié)果為Q=0.17m/s,H=104m,N=184kW.如有一幾何相似的水泵，其葉輪比上述泵的葉輪大一倍，在1500r/min之下運行，試求在相同的工況點的流量，揚程及效率各為多少? 2-7 有一轉(zhuǎn)速為1480r/min的水泵，理論流量Q=0.0833m/s ，葉輪外徑D=360mm，葉輪出中有效面積A=0.023，葉片出口安裝角=30，試做出口速度三角形。假設(shè)流體進入葉片前沒有預(yù)旋運動，即Vu=0,試計算此泵的理論壓頭Ht.設(shè)渦流修正系數(shù)k=0.77，理論壓HT這多少？解： 2-8 有一臺多級鍋 爐給水泵，要求滿足揚程H=176m，流量Q=81.6m3/h，試求該泵所需的級數(shù)和軸功率各為多少？計算中不考慮渦流修正系數(shù)。其余已知條件如下：葉輪個徑 D =254m水力效率 h=92%容積效率 v=90%機械效率 m=95 %轉(zhuǎn)速 n=1440r/min液體出口絕對流速的切向分速為出口圓周速度的55. 解： 2-9為什么離心式泵與風機性能曲線中的Q- 曲線有一個最高效率點？ 另外，還可以參見教材P49頁關(guān)于水力損失的描述。2-10 影響泵或風機的性能的能量損失有叧幾種？簡單地討論造成損失的原因。證明全效率等于各分效率之乘積。 答： 泵或風機的能量損失分為水力損失，容積損失，機械 損失，水力損失是由于過流部件的幾何形狀，壁 面粗糙度以及流體的粘性而導至的局部和沿程阻力 損失。由于機內(nèi)存在高壓低壓 兩部分，同時部件之間存在縫隙，使流體從高壓區(qū)回流到低壓區(qū)，造成容積損失。機械損失包括軸承和軸封的摩擦損失，以及葉輪轉(zhuǎn)動時其外表與機殼內(nèi)流體之間發(fā)生的圓盤摩擦損失。 2-11 簡論述相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)的含 義和用途，指出兩者的區(qū)別。 答： 當原型機和模型機性能曲線 上所對應(yīng)的兩個工況點呈三角形相似 ，即： 則說明兩機相似 。比轉(zhuǎn)數(shù)是用來描述同一類型的泵或風機不論其尺寸大小而反映其流量Q，揚程H和轉(zhuǎn)數(shù)n之間關(guān)系的類型性能代表量。相以委描述的是同一類型的風機之間的關(guān)系，比轉(zhuǎn)數(shù)是不同類型的風機之間比較的基礎(chǔ)。2-12 無因次性能曲線 何以能概括同一系列中，大小不同，工況各異的性能？應(yīng)用無因次性能曲線 要注意哪些問題？ 答：因為同一系列的風機的相似工況點的流量，壓力，功率雖不一樣，但是它們的對應(yīng)的無因次量卻是相等的，故由無因次量作出的曲線能概括它們的性能。應(yīng)用時要注意，它只適 用于同一系列的風機，而且對同一系列的風機如果機器的大小過分懸殊也會引起很大誤差。 2-13 試簡論不同葉型對風機性能的影響，并說明前向葉型的風機為何容易超載？ 答：前向葉型，徑向葉型，后向葉型 的揚程依次減小，但是所消耗的功率卻依次增大。 由公式 可知對前向型，公式的二次項系數(shù)為正，隨著流量的增大，風機要求的功率增加很快，故而容易超載。2-14 利用電機拖動的離心式泵或風機，常在零流量下啟動，試說明其理由。 答： 重載起動會引起很大的沖擊電流，離心式泵或風機的軸功率隨流量的增加而增加，所以離心泵或風機在Q=0時N最小，所以應(yīng)零流量下起動。2-15 關(guān)閉節(jié)流設(shè)備使泵或風機常在零流量下運行，這時軸功率并不等于零，為什么？是否可以使風機 或泵長時期在零流量下工作？原因何在？答： 因為存在機械損失以及泄流損失，故不為零。不可以使風機長期在零流量下工作，因為機械損失引起發(fā)熱，熱量不能被流體及進帶走，將導致燒毀風機。2-16 下表所列4-72-11型風機中的數(shù)據(jù)任選某一轉(zhuǎn)速下折三個工況點，再選 另一個轉(zhuǎn)速下三個工況點，驗證它們是否都落在同一無因次性能上。 取T4-72-11No.5A型風機其參數(shù)如下：n=1450r/minP(Pa)Q點180039760.4640.148點474054020.4290.202點850073100.2900.273n=2900r/minP(Pa)Q點1320079420.4630.148點42960108400.4280.202點82010146200.2910.273繪出兩條無因次曲線 如下圖： 由圖可知，同一系列的風機在同一條無因次曲線上。2-17 泵與風機所產(chǎn)生的理論揚程，與流體種類無關(guān)。這個結(jié)論應(yīng)該如何理歐拉方程指出解？在工程實踐中，泵在啟動前必須預(yù)先想泵內(nèi)充水，排除空氣，否則水泵就打不上水來，這不與上述結(jié)論相矛盾嗎？答：不矛盾。HT=（u2vu2-u1vu1），泵或風機所產(chǎn)生的理論揚程HT與流體種類無關(guān)，也就是說無論輸送的流體是水或是空氣，所乃至其他密度不同的流體，只要葉片進、出口處的速度三角形相同，都可以得到相同的液柱或者氣柱高度；而此時被輸送的流體不是水，是空氣，因此打上來的也是空氣。2-18 書中，H代表揚程，P代表水頭，而在工程實踐中，風機樣本上又常以H表示風機的壓頭，單位為Pa，此壓頭H與揚程H及壓頭P有何異同？答：風機樣本上表示風機的壓頭H與水頭為同一個概念，與揚程H為不同概念。而在描述水頭時，P=H，此H為揚程。2-19 你能否說明相似律中和式 =有什么使用價值。答：該式說明流量與轉(zhuǎn)速為一次方比；揚程與轉(zhuǎn)速的二次方成正比例；功率與速度的三次方成正比例；因此，可根據(jù)不同的Q、H和N的要求，選擇合適的轉(zhuǎn)速。2-20 計算泵或風機的軸功率時，我國常用下列公式： N=；N=；N=其中，N的單位為kW，你呢感否說明每個公式中，r、Q、H及p都應(yīng)采用什么單位。答： 第一個公式 rkN/m3 Qm3/s Hm 第二個公式 Qm3/s H馬力 第三個公式 Qm3/s pkpa2-21 一系列的諸多泵或風機遵守相似律，那么，同一臺泵或風機在同一轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，其各個工況（即一條性能曲線上的許多點）當然等要遵守相似律。這些說法是否正確。答：不正確。因為只有相似工況點之間才遵循相似律，而同一條性能曲線上的不同點都不是相似工況點，其效率也都不相等。2-22當風機的實際使用條件（當?shù)貧鈮築、溫度t）與樣本規(guī)定條件不同時，應(yīng)該用什么公式進行修正？如將樣本提供的數(shù)據(jù)修正成實際使用工況，能否反其道而行之，將使用條件下的Q及p換算成樣本條件下的及？上述兩種做法，哪種最佳？答：用溫度修正式：Q=Q0 可以將實際條件下的Q及p換算成樣本條件下的及。2-23 泵與風機的理論基礎(chǔ)，都包括哪些內(nèi)容？答：其理論基礎(chǔ)包括：泵與風機的工作原理及性能參數(shù)理想流體理想葉輪歐拉方程理想流體實際葉輪歐拉方程理想性能曲線實際性能曲線泵與風機的實際性能曲線相似律無因次性能曲線相似律的實際應(yīng)用（密度變化、轉(zhuǎn)速改變、葉輪直徑改變、葉輪轉(zhuǎn)速和直徑都改變時的性能曲線的換算）2-24 泵的揚程與泵出口總水頭是否是一回事？兩者何時相等，何時揚程大于出水總水頭及何時小于、出水總水頭。答：泵的揚程和出口水頭不是一回事。泵的揚程是泵所輸送的單位重量流量的流體從進口至出口的能量增量。泵出口水頭僅表示泵所輸送的單位重量流體出口的能量。當流體入口的能量為零時，兩者相等，當入口為負壓時，揚程大與出口總水頭，當入口為正壓時，揚程小于出口總水頭。2-25 在實際工程中，是在許壓迫的流量下計算出管路阻力，即已知Q和，此時如何確定管路系統(tǒng)特征曲線。答：得S=，和H2略去不計。給出不同的Q值，得到不同的，即為H，由此繪出管路特性曲線。2-26 管路特性曲線與機器特性曲線相交點有何含義，與N-Q與-Q曲線的焦點是何含意？機器功率N、效率如何確定。答：管路特曲線與機械性能曲線的交點為泵或者風機的穩(wěn)定工作點，從而得到工作點的Q。接著根據(jù)工作點的Q從N-Q與-Q圖中找出對應(yīng)的效率N和功率，則為機器的效率和功率。 2-27 兩機并聯(lián)運行時，其總流量Q為什么不能等于各機單獨工作所提供的流量與之和。答：因為兩機并聯(lián)都受了“需共同壓頭”的限制，兩機并聯(lián)運行時均不能發(fā)揮出單機的能力，并聯(lián)總流量Q小于各機單獨工作所能提供的流量q1和q2。2-28 兩機聯(lián)合運行時，其功率如何確定。答：兩機聯(lián)合運行時，應(yīng)做出兩機的聯(lián)合運行曲線，該曲線的下降段與管路性能曲線的交點為工作點，得到工作點的流量Q和壓頭H，從而其功率N=QH, 且該功率等于兩機各自運行的功率和。2-29 試簡述泵產(chǎn)生氣蝕的原因 和產(chǎn)生氣蝕的具體條件。 答： 由于泵吸入側(cè)管段的沿程阻力損失和動壓損失，使泵入口處的壓力低于大氣壓，即具有一定的真空度，當入口處壓力低于液體的汽化壓強時，液體氣化，產(chǎn)生空氣泡，從而產(chǎn)生氣蝕。泵的最低壓強點在葉片進口的背部k點處，當則會產(chǎn)生氣蝕。2-30 為什么要考慮水泵的安裝高度？什么情況下，必須使泵裝設(shè)在吸水池水面以下？ 答： 由?？芍獙υ谀骋欢髁肯逻\轉(zhuǎn)的泵，與 是定值，入口真空度 隨 的變化而變化，而 ，故需要考慮水泵的安裝高度。由 可知：當液面壓強 很小，很接近 時，使，此時必須使水泵裝設(shè)在吸水池水面以下2-31 水泵性能曲線中的QHs和Q-h曲線都與泵的氣蝕有關(guān)，試簡述其區(qū)別。 答： 是液體至液面到入口處的允許水頭損失值。 是入口處到泵內(nèi)最低壓強點必須留出的水頭差值。它們應(yīng)該滿足 。 2-32 已知下列數(shù)據(jù)，試求泵所需的揚程。水泵軸線標高130m，吸水面標高170m，吸入管段阻力0.81m，壓出管段阻力1.91m。 2-33 如圖所示的泵裝軒從低水箱抽送容重980kgf/m 的液體，已知條件如下：x=0.1m,y=0.35m,z=0.1m,M 讀數(shù)為124kPa,M 讀數(shù)為1024kPa,Q=0.025m/s, =0.80.試求此泵所需的軸功率為多少？ 2-33題圖 解： 2-34有一泵裝置的已知條件如下：Q=0.12，吸入管徑D=0.25m，水溫為40度（容重）， =5m，吸水面標高102m，水面為大氣壓，吸入管段阻力為0.79m。 試求：泵軸的標高最高為多少？如此泵裝在昆明地區(qū)，海拔高度為，泵的安裝位置標高應(yīng)為多少？設(shè)此泵輸送水溫不變，地區(qū)仍為海拔102m，但系一凝結(jié)水泵，制造 廠提供的臨界氣蝕余量為1.9m，冷凝水箱內(nèi)壓強為9kPa，泵的安裝位置有何限制？ 2-35 某一離心式風機的Q-H性能曲線 如圖所示。試在同一坐標圖上作兩臺同型 號的風機并聯(lián)運行和串聯(lián)運行的聯(lián)合QH性能