第二章 流体输送机械

1. 在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26m3/h时，离心泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152kPa和24.7kPa，轴功率为2.45kW，转速为2900r/min。若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m，泵的进、出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略不计。试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。

[答：泵的效率为53.1％，其它性能略]

解：分别以真空表和压强表所在截面为1-1和2-2截面，在两截面间列柏努利方程有：

H??z?p（表压）?p（真空度）152000?2470021?0.4?=18.4 m

?g1000?9.8???gQH1000?9.8??26/3600??18.4??53.2% N24504 . 用例2-2附图所示的管路系统测定离心泵的气蚀性能参数，则需在泵的吸入管路中安装调节阀门。适当调节泵的吸入和排出管路上两阀门的开度，可使吸入管阻力增大而流量保持不变。若离心泵的吸入管直径为100mm，排出管直径为50mm，孔板流量计孔口直径为35mm，测的流量计压差计读数为0.85mHg，吸入口真空表读数为550mmHg时，离心泵恰发生气蚀现象。试求该流量下泵的允许气蚀余量和吸上真空度。已知水温为20℃，当地大气压为760mmHg。

已知：

d1?0.1m,d2?0.05m,d0?0.035m,R?0.85m，p1(真）?550mmHg,t?20?C，p0?760mmHg

求：NPSH和Hs'

解: 1）NPSH可由下式得到：

p1u12pvNPSH???

?g2g?g?p1?p0?p1?真??20?C水的物性参数得到。 其中：?pv可通过查?u可通过孔板流量计相关公式计算得到。?1注意：p1的单位换算为pa。

u1的求解过程如下：

?u?d?20?1???d??u?0?1??2gR??Hg???? ?u0?C0???A0C可由,并假设在常数区，查图1-33得到后，得到后需验证是否在常数区。?0A2??注意：孔板流量计安装在排出管路上的。 2）Hs'的求解过程

'Hs?p0?p1?p1(真）?Hgg?0.05513.6?0.055?'?g?H????7.48m ?s?g?g1?p1?p0?p（真）1?5.用ISO-65-125型离心泵从敞口水槽中将70℃清水输送到它处，槽内液面恒定。输水量为35-45 m3/h，在最大流量下吸入管路的压头损失为1 m，液体在吸入管路的动压头可忽略。试求离心泵的允许安装高度。当地大气压为98.1 kpa。在输水量范围下泵的允许吸上真空度为6.4m 和5.0 m。

已知：

t?70?C,求：Hg

Q?35?45m3/h,当Q?45m3/h时，Hf,0?1?1m，H's?5.0m；pa?98.1kpa。解：根据下式可得Hg：

u12Hg?Hs??Hf,0?1 （1）

2g其中：Hs需按下式修正得到：

??pv???1000?0.24???Hs??H's??Ha?10???39.81?10?????????H's?5m?取最大流量下的值? ?H?pa?a?g?33??t?70?C时，查表可得：??977.8kg/m,pv?31.164?10pau12又：?0,Hf,0?1?1m

2g将以上各项代入式（1）即可得到Hg。

6.用离心泵从敞口贮槽向密闭高位槽输送清水，两槽液面恒定。输水量为40m3/h。两槽液面间垂直距离为12m，管径为Φ102×4mm，管长（包括所有局部阻力的当量长度）为100m，密闭高位槽内表压强为9.81×104pa，流动在阻力平方区，摩擦系数为0.015，试求：（1）管路特性方程；（2）泵的压头。

已知：

?z?z2?z1?12m,Q?40m3/h?0.0111m/s,d?0.094m,?(l?le)?100mp2(表压）?9.81?10pa,p1(表压）?0pa,??0.0154

解：选取敞口贮槽液面为1-1′截面，选取高位槽液面为2-2′截面，根据题意有：

?z?z2?z1?12m,Q?40m3/h?0.0111m/s,d?0.094m,?(l?le)?100mp2(表压）?9.81?10pa,p1(表压）?0pa,??0.0152（1） 管路特性方程可表示为：He?K?BQe

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其中：K??z??p?12?10?22m，?g??(l?le)u22?BQe??Hf,1?2??d2g?242?BQ?1.689?10Q?ee Qe?144.1Qe?u??2?d4?42则可得到该管路的特性方程为：He?22?1.689?10Qe

（2）泵的压头

将Q?40m/h?0.0111m/s代入上述管路特性方程即可得到。

38用两台离心泵从水池向高位槽送水，单台泵的特性曲线方程为 H=25—1×106Q2 管路特性曲线方程可近似表示为 H=10+1×106Q2 两式中Q的单位为m3/s，H的单位为m。 试问两泵如何组合才能使输液量最大？（输水过程为定态流动）。 解：可将两台泵采取串联或并联组合。

（1）如果采取串联方式，则流量可由下式联立求解得到：

?H62?25?1?10Q——串联泵的特性曲线??2 ?H?10?1?105Q2——管路特性曲线e?e（2）采取两台泵并联组合时，则流量可由下式联立求解得到：

2?Q?6?—并联泵特性曲线?H?25?1?10??—??2? ?52H?10?1?10Q—管路特性曲线e—?e9 .现采用一台三效单动往复泵，将敞口贮罐中密度为1250kg/m3的液体输送到表压强为 1.28×106Pa的塔内，贮罐液面比塔入口低10m，管路系统的总压头损失为2m，已知泵活塞直径为70mm，冲程为225mm，往复次数为200 1/min，泵的总效率和容积效率为0.9和0.95。试求泵的实际流量，压头和轴功率。

已知：

6??1250kg/m3,p（表）?1.28?10pa,?z?10m,Hf,1?2?2m,A?0.07m,S?0.225m,2n?200min,??0.9,?V?0.95求：Q、H、N

解：（1）Q可通过下式求得：

Q??VQT

?1

（1）

其中，三效单动往复泵理论平均流量QT为：

QT?3ASnr= 3×π/4 ×(0.07)×0.225×200

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