泵与风机答案何川.pdf
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1、泵与风机答案扬程:单位重量液体从泵进口截面到泵出口截面所获得的机械能。流量 qv:单位时间内通过风机进口的气体的体积。全压 p:单位体积气体从风机进口截面到风机出口截面所获得的机械能。轴向涡流的定义:容器转了一周,流体微团相对于容器也转了一周,其旋转角速度和容器的旋转角速度大小相等而方向相反,这种旋转运动就称轴向涡流。影响:使流线发生偏移从而使进出口速度三角形发生变化。使出口圆周速度减小。叶片式泵与风机的损失:(一)机械损失:指叶轮旋转时,轴与轴封、轴与轴承及叶轮圆盘摩擦所损失的功率。(二)容积损失:部分已经从叶轮获得能量的流体从高压侧通过间隙向低压侧流动造成能量损失。泵的叶轮入口处的容积损失
2、,为了减小这部分损失,一般在入口处都装有密封环。(三),流动损失:流体和流道壁面生摸差,流道的几何形状改变使流体产生旋涡,以及冲击等所造成的损失。多发部位:吸入室,叶轮流道,压出室。如何降低叶轮圆盘的摩擦损失:1、适当选取 n 和 D2 的搭配。2、降低叶轮盖板外表面和壳腔内表面的粗糙度可以降低Pm2。3、适当选取叶轮和壳体的间隙。轴流式泵与风机应在全开阀门的情况下启动,而离心式泵与有勇气承担命运这才是英雄好汉。1风机应在关闭阀门的情况下启动。泵与风机(课后习题答案)泵与风机(课后习题答案)第一章第一章1-11-1 有一离心式水泵,其叶轮尺寸如下:b1=35mm,b2=19mm,D1=178m
3、m,D2=381mm,1a=18,2a=20。设流体径向流入叶轮,如 n=1450r/min,试画出出口速度三角形,并计算理论流量qV,T和在该流量时的无限多叶片的理论扬程HT。解解:由题知:流体径向流入叶轮 1=90 则:u1=D1n60=178103145060=13.51(m/s)(m/s)(m3/s)V1=V1m=u1tg1a=13.51tg18=4.39q1V=V2m=u2=D1b1V1m=0.1784.390.035=0.086q1VD2b2=0.086=3.780.3810.019(m/s)D2n60=381103145060=28.91(m/s)(m/s)V2u=u2-V2mc
4、tg2a=28.91-3.78ctg20=18.52HT=u2V2ug=28.9118.52=54.63(m)9.8D21-21-2 有 一 离 心 式 水 泵,其 叶 轮 外 径=220mm,转 速n=2980r/min,叶片出口安装角2a=45,出口处的轴面速度v2m=3.6m/s。设流体径向流入叶轮,试按比例画出出口速度三2有勇气承担命运这才是英雄好汉。角形,并计算无限多叶片叶轮的理论扬程HT,又若环流系数K=0.8,流动效率h=0.9 时,泵的实际扬程 H 是多少?解解:u2=D2n=0.222980=34.3(m/s)6060V2m=3.6 m/s口速度三角形2a=45w2=v2ms
5、in2a=5.09(m/s)画出出V2u=u2-V2mctg2a=34.31-3.6ctg45=30.71(m/s)1=90HT=u2V2u=34.3130.71=107.5(m)g9.8实际扬程 H=KHT=KhHT=0.80.9107.5=77.41(m)1-31-3 有一离心式水泵,叶轮外径D2=360mm,出口过流断面面积A2=0.023m2,叶片出口安装角2a=30,流体径向流入叶轮,求转速 n=1480r/min,流量qV,T=86.8L/s 时的理论扬程HT。设环流系数 K=0.82。解解:流体径向流入叶轮u2=1=90D2n60qV,T=0.361480=27.88(m/s)6
6、0v2m=83.8103=0.023A=3.64(m/s)(m/s)v2u=u2v2mctg2a=27.883.643=21.58HT=u2V2ug=27.8821.58=61.39(m)9.8HT=KHT=0.8261.39=50.34(m)1-41-4 有一叶轮外径为300mm 的离心式风机,当转速为有勇气承担命运这才是英雄好汉。32890r/min 时。无限多叶片叶轮的理论全压pT是多少?设叶轮入口气体沿径向流入,叶轮出口的相对速度,设为半径方向。空气密度=1.2kg/m3。解解:气体沿径向流入1=90又叶轮出口相对速度沿半径方向2a=90u2=D2n60=0.32980=46.79(m
7、/s)60由图知u2=V2u=46.79m/spT=u2V2u=1.246.7946.79=2626.7(Pa)1-51-5有一离心式风机,转速n=1500r/min,叶轮外径D2=600mm,内径D1=480mm,叶片进、出口处空气的相对速度为w1=25m/s及w2=22m/s,它们与相应的圆周速度的夹角分别为1=60,2=120,空气密度=1.2kg/m3。绘制进口及出口速度三角形,并求无限多叶片叶轮所产生的理论全压pT。解:u1=D1n6060D2n0.61500u2=47.1(m/s)6060=0.481500=37.68(m/s)v1m=w1sin1a=25sin60=21.65(m
8、/s)v2m=w2sin2a=22sin120=19.05(m/s)知u、vm、可得速度三角形v1u u1 w1cos2a 37.68 25cos60 25.18(m/s)v2u=u2-w2cos2a=47.1-22cos120=58.1(m/s)pTu2v2uu1v1u1.247.158.137.6825.18 2145.27(Pa)1-61-6 有一离心式水泵,在转速 n=1480r/min 时,流量qV=89L/s,有勇气承担命运这才是英雄好汉。4扬程 H=23m,水以径向流 入叶轮,叶轮 内的轴面速 度v1m=3.6m/s。内、外径比D1/D2=0.5,叶轮出口宽度b2=0.12D2,
9、若不计叶轮内的损失和叶片厚度的影响,并设叶轮进口叶片的宽度b1=200mm,求叶轮外径D2、出口宽度b2及叶片进、出口安装角1a和2a。解解:由qV=由D1qD1b1V1m得D1=Vb1v1mD289103=0.039(m)=39mm0.23.6D2/=0.5得=2D1=2390=78(mm)b2=0.12D2=9.36mmu1=D1n60u1=0.0391480=3.02(m/s)603.6=1.1923.02tg1a=v1m=u2=得1a=50D2n60=0.0781480=6.04(m/s)6089103=38.8(m/s)0.0780.009qv2m=VD2b2由HT=u2V2u=23
10、 得V2u=37.31(m/s)gctg2au2v2u/v2m6.04 37.31/38.8 0.8062a128.85(数据有问题,离心泵出口安装角应是锐角,即后弯式叶片)1-71-7 有一离心式风机,叶轮外径D2=600mm,叶轮出口宽度b2=150mm,叶片出口安装角2a=30,转速 n=1450r/min。设空气在叶轮进口处无预旋,空气密度=1.2kg/m3,试求:(1)当理论流量qV,T=10000m3/h 时,叶轮出口的相对速度w2和有勇气承担命运这才是英雄好汉。5绝对速度v2;(2)叶片无限多时的理论全压pT;(3)叶片无限多时的反作用度;(4)环流系数 K 和有限叶片理论全压p
11、T(设叶片数 z=12)解解:(1)u2=D2n=0.61450=45.53(m/s)6060由qV,T=(m/s)w2=V2D2b2V2m得V2m=qV,TD2b2=1000036000.60.15=9.83V2msin2a=9.83=19.66(m/s)sin30=22w2u22w2u2cos2a=19.66245.532219.6645.53cos30=30.15(m/s)(2)u2=45.53m/sV2m=9.83m/sV2u=u2V2mctg2a=45.53-9.83ctg30=28.5(m/s)pT=u2V2u=1.245.5328.5=1557.3(Pa)(3)=1V2u=12u
12、228.5=0.687245.53u2sin2aqV,Tz(u2)D2b2tg2a由风机的斯托道拉公式:K 1K 145.53sin30=0.791000012(45.53)360000.60.15tg30pT=0.791557.3=1230.3(Pa)pT=K1-81-8 有一轴流式风机,在叶轮半径380mm 处。空气以v1=33.5m/s 的速度沿轴向流入叶轮,当转速 n=1450r/min 时,6有勇气承担命运这才是英雄好汉。其全压p=692.8Pa,空气密度=1.2kg/m3,求该半径处的平均相对速度w的大小和方向。解解:u=Dn=3.140.3821450 57.67(m/s)606
13、0v1 wa=33.5(m/s)v2upu=692.810.01(m/s)1.257.67v1u 0,所以w1u u由题知轴向进入。w2u u v2u 57.67 10.01 47.66(m/s)w w2u57.67 47.66wv121u33.52 62.42m/s2222 arctg2v1w1u w2u233.35 arctg 32.3457.67 47.661-91-9 有一单级轴流式水泵,转速n=580r/min,在叶轮直径700mm 处,水以v1=5.8m/s 的速度沿轴向流入叶轮,又以圆周分速v2u=2.3m/s 从叶轮流出,试求cyb为多少?设=1。t解:u=Dn=3.140.7
14、580 21.25(m/s)6060v1 wa va 5.8(m/s)v1u 0由题知轴向进入w2u u v2u 21.25 2.3 18.95(m/s),所以w1u u。arctg2v1w1u w2u25.8 arctg16.0921.2518.95b2v2uv1usin22.30sin16.09cy 0.207tva1tg/tg5.81tg1/tg16.091-101-10 有一后置导叶型轴流式风机,在外径D2=0.47m 处,空气从轴向流入,va=30m/s,在转速 n=2000r/min 时,圆周分速有勇气承担命运这才是英雄好汉。7b。设=1。t解:u=Dn=3.140.472000
15、49.19(m/s)6060v2u=5.9m/s,求cyv1 wa va 30(m/s)v1u 0由题知轴向进入,所以w1u u。w2u u v2u 49.19 5.9 43.29(m/s)arctg2v1w1u w2u230 arctg 32.9749.19 43.29b2v2uv1usin25.90sin32.97cy 0.208tva1tg/tg301tg1/tg32.971-111-11有一单级轴流式水泵,转速为375r/min,在直径为980mm处,水以速度v1=4.01m/s 轴向流入叶轮,在出口以v2=4.48m/s的速度流出。试求叶轮进出口相对速度的角度变化值(21)。解:解:
16、u=Dn=0.98375=19.23(m/s)6060水轴向流入v1u=022v2u=v2va=v22v12=4.4824.012 2(m/s)由 速 度 三 角 形 可 知:得1=11.78由tg2=2=13.10vau v2utg1=vau=v1u=4.0119.23=0.2085=v1u v2u=4.01 0.232719.23 2得21=13.1011.781.321-121-12 有一单级轴流式风机,转速n=1450r/min,在半径为250mm 处,空气沿轴向以 24m/s 的速度流入叶轮,并在叶轮有勇气承担命运这才是英雄好汉。8入口和出口相对速度之间偏转 20,求此时的理论全压p
17、T。空气密度=1.2kg/m3。解:u=Dn=3.140.2521450 37.94(m/s)6060tg1v124 0.6326u37.941 32.3221 20 52.32pTuvactg1 ctg21.237.9424 ctg32.32 ctg52.32 883.43Pa第二章第二章2-12-1 有一叶轮外径为460mm 的离心式风机,在转速为1450r/min 时,其流量为 5.1m3/s,试求风机的全压与有效功率。设空气径向流入叶轮,在叶轮出口处的相对速度方向为半径方向,设其p/pT=0.85,=1.2kg/m3。解:解:u2=D2n=0.461450=34.9(m/s)6060叶
18、轮出口处的相对速度为半径方向2=90V2u=u2pT=u2V2u=1.234.934.9=1462.14(Pa)p=0.85pT=0.851462.1=1242.82(Pa)Pe=qvP5.11242.8=6.34(kW)100010002-22-2 有一单级轴流式水泵,转速为375r/min,入口直径为980mm,水以v1=4.01m/s 的速度沿轴向流入叶轮,以v2=4.48m/s 的速度由叶轮流出,总扬程为 H=3.7m,求该水泵的流动效率h。解:解:u=Dn60=98010337560=19.23(m/s)9有勇气承担命运这才是英雄好汉。水沿轴向流入V1uV1=V1a=V2a=4.01
19、m/s22v2u=v2v2a 0=4.4824.012=1.998(m/s)HT=uV2uV1u19.231.9980 3.9mg9.8h=HHT=3.7=0.949=94.9%3.92-32-3 有一离心式水泵,转速为 480r/min,总扬程为 136m 时,流量qV=5.7m3/s,轴功率为P=9860KW,其容积效率与机械效率均为 92%,求流动效率。设输入的水温度及密度为:t=20,=1000kg/m3。解:解:=Pe=gqVH=1000g5.7136=0.77P1000P10009860又=hVmh=Vm=0.77=0.91=91%0.920.922-42-4用一台水泵从吸水池液面
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