泵和風(fēng)機習(xí)題答案市公開課金獎市賽課一等獎?wù)n件

作業(yè)反應(yīng)出問題：1、對一些公式中單位不明確：1-9求比轉(zhuǎn)速ns。在計算比轉(zhuǎn)速時候，流量單位應(yīng)為m3/s，但題目中給出單位是m3/h，這時需進行單位換算。2、工程概念不清楚，做完題目后沒有進行思索：1）1-7求流量降低20％后轉(zhuǎn)速，有部分同學(xué)求出轉(zhuǎn)速比原先大，應(yīng)該有明確概念，流量降低后，轉(zhuǎn)速應(yīng)該是降低；2）轉(zhuǎn)速只能為整數(shù)。3)無因次參數(shù):同一類型風(fēng)機，其性能所以不一樣，是因為受到結(jié)構(gòu)尺寸、轉(zhuǎn)速及介質(zhì)密度影響，假如將風(fēng)機性能參數(shù)中影響原因計量單位除去，則同一類型風(fēng)機只有一組性能參數(shù)，只有一條曲線，因為參數(shù)沒有因次，稱為無因次性能參數(shù)。4）有效功率：泵,揚程;風(fēng)機,全壓

泵與風(fēng)機PumpsandFans第1頁3、沒有掌握課堂所講重點內(nèi)容：相同工況點選取(1-7)4、符號寫法：正體（單位）和斜體（變量）區(qū)分。Pa；kW；mkPa；5、重力加速度選擇:g=9.806m/s2：有效數(shù)字，對于不一樣地點，取值應(yīng)該有區(qū)分π6、解題要完整：葉輪型式；是否能正常工作kg/m3泵與風(fēng)機PumpsandFans第2頁1、分析：離心風(fēng)機吸入風(fēng)道及壓出風(fēng)道直徑均為500mm，送風(fēng)量

qV=18500m3/h。試求風(fēng)機產(chǎn)生全壓及風(fēng)機入口、出口出靜壓，

設(shè)吸入風(fēng)道總壓力損失為700Pa，壓出風(fēng)道總阻力損失為400Pa。

（未計壓出風(fēng)道出口阻力損失）空氣密度

=1.2kg/m3。00112233pw1=700Papw2=400Pa提醒：風(fēng)機全壓：單位體積氣體從風(fēng)機進口截面經(jīng)葉輪到風(fēng)機出口截面所取得機械能；風(fēng)機靜壓：風(fēng)機全壓減去風(fēng)機出口截面處動壓（通常將風(fēng)機出口截面處動壓作為風(fēng)機動壓）稱為風(fēng)機靜壓。泵與風(fēng)機PumpsandFans第3頁解：取距風(fēng)機吸入風(fēng)道無窮遠處為0－0截面，風(fēng)機入口、出口處罰別為1－1、2－2截面，風(fēng)機壓出風(fēng)道出口為3－3截面，設(shè)風(fēng)機全壓為p。1）列0－0及3－3截面伯努利方程得：其中p0＝0，

0＝0，p3＝0，壓出風(fēng)道出口速度為：則風(fēng)機全壓為：泵與風(fēng)機PumpsandFans第4頁2）因為風(fēng)機吸入管道和壓出管道直徑均為500mm，所以風(fēng)機進口和出口處速度分別為：風(fēng)機入口處和出口處動壓為：列0－0及1－1截面伯努利方程得：則風(fēng)機入口處靜壓為：列2－2及3－3截面伯努利方程得：則風(fēng)機出口處靜壓為：泵與風(fēng)機PumpsandFans第5頁解法2：1）列0－0及1－1截面伯努利方程得：列2－2及3－3截面伯努利方程得：則風(fēng)機全壓為：泵與風(fēng)機PumpsandFans第6頁1、試求輸水量qV=50m3/h時離心泵所需軸功率。設(shè)泵出口壓力表讀數(shù)為255000Pa，泵入口真空表讀數(shù)為33340Pa，表位差為0.6m，吸水管與壓水管管徑相同，離心泵總效率=0.62。解：因為吸水管與壓水管管徑相同，所以該泵揚程為：（m）

軸功率

(kW)

注意問題：真空泵與風(fēng)機PumpsandFans第7頁2、有一臺可把15℃冷空氣加熱到170℃空氣預(yù)熱器，當(dāng)其流量qm=2.957×103kg/h時，預(yù)熱器及管道系統(tǒng)全部阻力損失為150kPa，假如在該系統(tǒng)中裝一臺離心風(fēng)機，問把它裝在預(yù)熱器前，還是裝在預(yù)熱器后（設(shè)風(fēng)機效率=70%）？解：因為風(fēng)機全壓用來克服預(yù)熱器及管道系統(tǒng)全部阻力損失，所以全壓

p＝150kPa

查表得在1atm下，15℃時空氣密度為

170℃時空氣密度為kg/m3kg/m3風(fēng)機軸功率為：注意：經(jīng)濟性分析-軸功率大??；測量流量：風(fēng)機入口；泵出口；泵與風(fēng)機PumpsandFans第8頁測量流量時，對風(fēng)機以進口流量計算，所以當(dāng)風(fēng)機裝在預(yù)熱器前時：

（kW）

當(dāng)風(fēng)機裝在預(yù)熱器后時：

（kW）

因為Psh2>Psh1，即風(fēng)機裝在預(yù)熱器后時消耗軸功率大，所以應(yīng)將風(fēng)機裝在預(yù)熱器前。

泵與風(fēng)機PumpsandFans第9頁1-1已知離心式水泵葉輪直徑D2=400mm，葉輪出口寬度b2＝50mm，葉片厚度占出口面積8％，流動角2＝20，當(dāng)轉(zhuǎn)速n＝2135r/min時，理論流量qvT=240L/s，求作葉輪出口速度三角形。求作葉輪出口速度三角形。解：出口圓周速度u2為：出口絕對速度徑向分速v2r為：由徑向分速度、圓周速度及流動角可作出速度三角形：絕對速度與圓周速度夾角為進流角；相對速度與圓周速度反方向夾角為流動角，葉片切線與圓周速度反方向夾角為葉片安裝角泵與風(fēng)機PumpsandFans第10頁1-4某前向式離心風(fēng)機葉輪外徑D2＝500mm，轉(zhuǎn)速n＝1000r/min，葉片出口安裝角2y＝120，葉片出口處空氣相對速度w2＝20m/s。設(shè)空氣以徑向進入葉輪，空氣密度＝1.2kg/m3，試求該風(fēng)機葉輪產(chǎn)生理論全壓。解：由題意得：圓周速度

(m/s)絕對速度周向分速度(m/s)速度三角形如圖所表示：u2w22理論全壓為：

pT＝u22u＝1.2×26.18×36.18＝1136.63

（Pa）

泵與風(fēng)機PumpsandFans第11頁有一離心式水泵，轉(zhuǎn)速為480r/min，總揚程為136m時，流量為5.7m3/s，軸功率為9860kＷ，容積效率、機械效率均為92%，求流動效率、理論流量和理論揚程？（已知：水溫為t=20℃時，水密度為ρ=998.2kg/m3）解：由題意可得該泵有效功率為：(kW)

效率為：

流動效率為：

實際流量除以理論流量就是容積效率；實際揚程除以理論揚程就是流動效率泵與風(fēng)機PumpsandFans第12頁理論流量為：

（m3/s）

理論揚程為：（m）

實際流量除以理論流量就是容積效率；實際揚程除以理論揚程就是流動效率泵與風(fēng)機PumpsandFans第13頁1-6有一離心式風(fēng)機，轉(zhuǎn)速1450r/min時，流量qV＝15m3/min，全壓p＝1177Pa（空氣密度＝1.2kg/m3）。今用同一送風(fēng)機輸送＝0.9kg/m3煙氣，全壓與輸送空氣時相同，此時轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少，其流量是多少？解：當(dāng)風(fēng)機輸送煙氣時，由全壓定律得：則輸送煙氣時轉(zhuǎn)速為：按照現(xiàn)有電動機檔次，取n＝1670r/min由流量定律得：泵與風(fēng)機PumpsandFans第14頁三、相同工況點與不相同工況點相同工況點和不相同工況點區(qū)分

A和B點（表征了泵在同一轉(zhuǎn)速下不一樣工況點）不是相同工況點；A和M點【位于同一條管路性能曲線（其頂點未位于坐標原點）上，它們表示了泵變速運行時不一樣運行工況點】亦不是相同工況點；只有M和B點才是相同工況點。

在同一條相同拋物線上點為相同工況點；反之則不存相同關(guān)系，不能用百分比定律進行相同換算。把握這一點（對正確地確定泵與風(fēng)機變速運行時運行工況點及其性能參數(shù)換算）非常主要。M泵與風(fēng)機PumpsandFans第15頁

【例1-6】如右圖所表示，某臺可變速運行離心泵，在轉(zhuǎn)速n0下運行工況點為M

(qVM，HM

)，當(dāng)降轉(zhuǎn)速后，流量減小到qVA，試確定這時轉(zhuǎn)速。

【解】①．確定變速后運行工況點A

(qVA，HA)

；

③．過A點作相同拋物線，求A點對應(yīng)相同工況點B；

④．利用百分比定律對A、B兩點參數(shù)進行換算，以確定滿足要求轉(zhuǎn)速：②．將qVA、HA代入下式以確定相同拋物線k值；qVBHBHAqVMqVAqVHOH-qVHC-qVMAB泵與風(fēng)機PumpsandFans第16頁工況點在一定轉(zhuǎn)速下，每一個流量對應(yīng)著一定揚程（全壓）、軸功率及效率，這一組參數(shù)反應(yīng)了泵與風(fēng)機某種工作狀態(tài)，簡稱工況；泵與風(fēng)機是按照需要一組參數(shù)進行設(shè)計，由這組參數(shù)組成工況稱為設(shè)計工況，而對應(yīng)與最正確效率點工況為最正確工況。泵與風(fēng)機性能曲線上每一點都表示泵與風(fēng)機一個工況點。將管路性能曲線和泵與風(fēng)機本身性能曲線用一樣百分比尺畫在同一張圖上，兩條曲線交點即為泵與風(fēng)機運行工況點，即工況點。在同一條相同拋物線上點為相同工況點；泵與風(fēng)機PumpsandFans第17頁1-7已知某離心泵在轉(zhuǎn)速為n＝1450r/min時參數(shù)見表1-10。qV（m3/h）07.214.421.628.83643.250.4H(m)11.010.810.510.09.28.47.46.0

（％）015304560655530將此泵安裝在靜揚程Hst＝6m管路系統(tǒng)中，已知管路綜合阻力系數(shù)＝0.00185h2/m5，試用圖解法求運行工況點參數(shù)。假如流量降低20％，試確定這時水泵轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少。設(shè)綜合阻力系數(shù)不變。表1-10參數(shù)表泵與風(fēng)機PumpsandFans第18頁解：1）管路系統(tǒng)能頭Hc＝Hst＋，由題意可求出各流量點對應(yīng)管路系統(tǒng)能頭以下表所表示：qV（m3/h）07.214.421.628.83643.250.4Hc

(m)66.0966.3846.8637.5348.3989.45310.699由以上數(shù)據(jù)可作出該泵H－qV和Hc－qV曲線以下列圖所表示：MqVHHc－qVH－qV圖中Hc－qV曲線與H－qV曲線交點M即為泵運行工況點。從圖中能夠讀出：qVM=36m3/h，HM=8.4m

泵與風(fēng)機PumpsandFans第19頁MqVHHc－qVH－qVBA2）流量降低20％后，qVB＝（1－20％）qV＝28.8（m3/h），此時運行工況點位于Hc－qV上流量為28.8m3/h這一點，即圖中B點，從圖中可讀出該點揚程為：HB=7.534m。但M點與B點不是相同工況點，需利用相同拋物線找出B點相同工況點A。相同拋物線方程為：H=kqV2＝

作相同拋物線交泵性能曲線于A點，則點A是點B相同工況點。從圖中可讀出，HA=8.8m，qVA=31m3/h，且nA=nM=1450r/min泵與風(fēng)機PumpsandFans第20頁由相同定律可得：

（r/min）

（r/min）

或（兩種方法算出轉(zhuǎn)速有差異是因為用圖解法作圖和讀數(shù)誤差產(chǎn)生）泵與風(fēng)機PumpsandFans第21頁1-9火力發(fā)電廠中DG520-230型鍋爐給水泵，共有8級葉輪，當(dāng)轉(zhuǎn)速為n＝5050r/min，揚程H＝2523m，流量qV＝576m3/h，試計算該泵比轉(zhuǎn)速，并指出該葉輪型式。解：該泵比轉(zhuǎn)速為：查表1－9可知該泵為中比轉(zhuǎn)速離心泵，葉片形狀為入口處扭曲，出口處柱形。泵與風(fēng)機PumpsandFans第22頁3-3某臺風(fēng)機D2=1.6m，n=1450r/min，在標準進氣條件下，由進氣箱試驗得出性能參數(shù)為：求該風(fēng)機無因次參數(shù)：解：流量系數(shù)：全壓系數(shù)：功率系數(shù)：泵與風(fēng)機PumpsandFans第23頁2-1

20sh-13型離心泵，吸水管直徑d1＝500mm，樣本上給出允許吸上真空高度[Hs]＝4m。吸水管長度l1＝6m，局部阻力當(dāng)量長度le＝4m，設(shè)沿程阻力系數(shù)＝0.0025，試問當(dāng)泵流量qV＝m3/h，泵幾何安裝高度Hg＝3m時，該泵是否能正常工作。（水溫度為30℃，當(dāng)?shù)睾０胃叨葹?00m。)解：由表2-1查得海拔800m時大氣壓強pa＝9.21×104Pa，由附錄Ⅳ查得水溫為30℃時飽和蒸汽壓強pV＝4.2365kPa，密度＝995.6kg/m3，則修正后允許吸上真空高度為：

=2.91(m)泵與風(fēng)機PumpsandFans第24頁又

(m/s)

該泵允許幾何安裝高度為：（m）

因為Hg＝3m>[Hg]，所以該泵不能正常工作。泵與風(fēng)機PumpsandFans第25頁2-3設(shè)計一臺雙吸泵，n＝2950r/min，流量qV＝650m3/h，吸入液面壓強pe等于汽化壓強pV，c＝1200，＝0.5m，安全余量k＝0.3m。假定設(shè)計泵抽送密度為800kg/m3液體，求幾何安裝高度，泵能抽吸幾何安裝高度是否與密度相關(guān)？

解：對雙吸泵汽蝕比轉(zhuǎn)速為：

則該泵必需汽蝕余量為：(m)

允許汽蝕余量為：[NPSH]=NPSHr+k＝6.671＋0.3＝6.971(m)泵與風(fēng)機PumpsandFans第26頁因為吸入液面壓強pe等于汽化壓強pV，故,即該泵允許幾何安高度與密度無關(guān)，為：[Hg]＝－[NPSH]－＝－6.971－0.5＝－7.471（m）計算結(jié)果[Hg]為負值，故該泵葉輪進口中心應(yīng)在容器液面以下7.471m。注意：修正允許吸上真空高度有效汽蝕余量：NPSHa；必須汽蝕余量：NPSHr；臨界汽蝕余量：NPSHc；允許汽蝕余量：[NPSH]泵與風(fēng)機PumpsandFans第27頁4-1某風(fēng)機在管路系統(tǒng)中工作。風(fēng)機轉(zhuǎn)速n1＝960r/min，風(fēng)機性能曲線如圖4－39所表示。管路性能曲線方程為pc＝20qV2,（式中qV單位以m3/s計算）。若采取變速調(diào)整使風(fēng)機向管路系統(tǒng)輸送風(fēng)量為qV＝25000m3/h，求這時風(fēng)機轉(zhuǎn)速n2。解：取流量為0m3/s、4m3/s、6m3/s、8m3/s、10m3/s由pc＝20qV2可求出各流量對應(yīng)全壓，以下表所表示：qV（m3/s）046810qV（×103m3/h）014.421.628.836Pc(Pa)03207201280因為在圖中流量單位為×103m3/h，需對流量進行換算后才可在圖中作出pc－qV性能曲線，如圖所表示：

泵與風(fēng)機PumpsandFans第28頁風(fēng)機性能曲線p－qV與管路性能曲線pc－qV交點M為運行工況點，從圖可讀出該點流量為：qV1=35×103m3/h。變速調(diào)整后風(fēng)機性能曲線要改變，但管路性能曲線不變，所以變速后新運行工況點必在管路性能曲線上流量qV2=25000m3/h這一點，即M’點。P（Pa）qV（×103m3/h）p－qVpc－qVMM’由相同定律可得風(fēng)機變速后轉(zhuǎn)速為：

(r/min)對風(fēng)機，管路性能曲線即為相同拋物線，即M點與M’點為相同工況點。取整685

(r/min)泵與風(fēng)機PumpsandFans第29頁4-2已知條件如例4－1所述，求：（1）若擬經(jīng)過變速調(diào)整方式到達所需最大流量qV＝6×10-3m3/s，這時泵轉(zhuǎn)速為多少？（2）若設(shè)變速調(diào)整后對應(yīng)工況效率不變，采取變速調(diào)整方式比出口節(jié)流調(diào)整方式能節(jié)約多少軸功率（不計變速調(diào)整時傳動裝置功率損失）？解：(1)變速調(diào)整后泵性能曲線要改變，但管路性能曲線不變，所以變速后新運行工況點必在管路性能曲線上流量qV2=6×10-3m3/s這一點，即M’點。但M點與M’點不是相同工況點，需找出在H－qV上M’點相同工況點

泵與風(fēng)機PumpsandFans第30頁從圖中可讀出M’點揚程為：H’＝22.8m，所以過M’點相同拋物線為：

在圖中按相同百分比做相同拋物線，與泵性能曲線交于點A，則M’點與A點為相同工況點。從圖中可讀出qVA=6.7×10-3m3/s，HA=28m，nA=nM=2900r/min。

由相同定律可求出變速后泵轉(zhuǎn)速為：(r/min)泵與風(fēng)機PumpsandFans第31頁(2)M’點效率應(yīng)與A點效率相同，從圖中可讀出A=65%，故M’效率’=A=65%，則采取變速調(diào)整后軸功率為：

(kW)

而出口端節(jié)流調(diào)整時泵性能曲線不變，管路性能曲線變陡，運行工況點是泵性能曲線上流量qV2=6×10-3m3/s這一點，即M’’點，H’’=29.8m，’’=64.5%，則節(jié)流調(diào)整時軸功率為：(kW)

泵與風(fēng)機PumpsandFans第32頁故得變速調(diào)整法比出口節(jié)流調(diào)整法節(jié)約軸功率

(kW)

泵與風(fēng)機PumpsandFans第33頁4-3兩臺性能完全相同2DG-10型水泵并聯(lián)運行，每臺泵H－qV性能曲線如圖4-40所表示。管路性能曲線方程為Hc＝1400＋13200qV2（式中qV單位以m3/s計算）。求當(dāng)一臺水泵停頓工作后，流量占并聯(lián)運行時流量百分比。解：1）按同一揚程下流量相加標準，可得兩臺泵并聯(lián)后性能曲線H’-qV’2）取流量為0m3/s、0.06m3/s、0.08m3/s、0.12m3/s、0.16m3/s由Hc＝1400＋13200qV2可求出各流量對應(yīng)管路系統(tǒng)能頭，以下表所表示：

qV（m3/s）00.060.080.120.16qV（m3/h）0216288432576Hc(m)14001448148515901738因為在圖中流量單位為m3/h，需對流量進行換算后才可在圖中作出Hc－qV性能曲線，如圖所表示。泵與風(fēng)機PumpsandFans第34頁圖中H’-qV’

與Hc－qV交點M點即為并聯(lián)后聯(lián)合運行工況點，從圖中可讀出qVM=455m3/h。

H(m)MNH’-qV’Hc－qVqV（m3/h）3）一臺泵停頓工作后，相當(dāng)于一臺泵單獨運行，H-qV

與Hc－qV交點N點即為一臺泵單獨運行時運行工況點，從圖中可讀出qVN=285m3/h。泵與風(fēng)機PumpsandFans第35頁則當(dāng)一臺水泵停頓工作后，流量占并聯(lián)運行時流量百分比為：泵與風(fēng)機PumpsandFans第36頁4-4試在同一張圖上定性圖示風(fēng)機入口端節(jié)流調(diào)整和出口端節(jié)流調(diào)整運行工況點，并比較說明那種調(diào)整方式更經(jīng)濟？解：風(fēng)機性能曲線與管路性能曲線如圖中p－qV、pc－qV所表示，二者交點M是未進行節(jié)流調(diào)整時運行工況點，現(xiàn)在分別經(jīng)過入口端節(jié)流調(diào)整與出口端節(jié)流調(diào)整，使流量降低至qVN。因為入口端節(jié)流調(diào)整既改變風(fēng)機性能曲線，又改變管路性能線，所以入口端節(jié)流調(diào)整后運行工況點N1為p’－qV’、pc’－qV’交點，如圖所表示；而出口端節(jié)流調(diào)整只改變管路性