第二章 流体输送机械

离心泵特性

【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m3/h，泵出口压力表读数为350kPa，泵入口真空表读数为30kPa。若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm，吸入管与压出管内径分别为350mm及310 mm，试求泵的扬程。

解 水在15℃时??995.7kg/m3，流量qV?540m3/h 压力表pM?350kPa，真空表pV??30kPa（表压） 压力表与真空表测压点垂直距离h0?0.35m 管径d1?0.35m，d2?0.31m

流速 u1? V??2?4d12q540/36004?(0.35)2 ?1.56m/s

?d??0.35?u2? u1?1? ?1.56????1.99m/s d0.31???2?2pM?pVu2?u12?扬程 Η?h0? ρg2g2350?103?(?30?103)(1.99)2?(1.56)2 ?0.35? ?995.7?9.812?9.81 ?0.35?38.9?0.078?39.3m 水柱

【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m3的水溶液，其他性质可视为与水相同。若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：(1)泵的压头（扬程）有无变化；(2)若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3)泵的轴功率有无变化。

解 (1)液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。（见教材） (2)液体密度增大，则出口压力表读数将增大。 (3)液体密度?增大，则轴功率P?qV?gH?将增大。

【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min时，水的流量为18m3/h，扬程为20m(H2O)。试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min时，泵的流量与扬程将变为多少？

解 (1)已知qV?18m3/h,H?20m 水柱，??1000kg/m3 有效功率 Pe?qV?gH?18?1000?9.81?20?981W 3600 23

n(2) 转速 n1?1450r/mi时流量qV1?18m3／h，扬程H1?20m H2O柱 n2?1250r/mi n转速 流量 qV2?qV1n21250?18??15.5m3/h n1145022?n??1250?扬程 H2?H1?2??20????14.9m HO2柱 n1450???1?管路特性曲线、工作点、等效率方程

【2-4】用离心泵将水由敞口低位槽送往密闭高位槽，高位槽中的气相表压为98.1kPa，两槽液位相差4m且维持恒定。已知输送管路为?45mm×2.5mm，在泵出口阀门全开的情况下，整个输送系统的总长为20m（包括所有局部阻力的当量长度），设流动进入阻力平方区，摩擦系数为0.02。

2在输送范围内该离心泵的特性方程为H?28?6?105qV（qV的单位为m3/s，H的单位为m）。水的

密度可取为1000kg/m3。试求：（1）离心泵的工作点；（2）若在阀门开度及管路其他条件不变的情况下，而改为输送密度为1200 kg/m3的碱液，则离心泵的工作点有何变化？

解 （1）管路特性方程 H?H0?kqV2

Δp98.1?103?4?3=14 其中 H0?Δz??g10?9.81 k??8l?Σle8?0.0?22?2gd53.14??9.8120?3?.235 1050.04故管路特性方程 H?14?3.23?105qV2 离心泵特性方程 H?28?6?105qV2 两式联立 28?6?105qV2?14?3.23?105qV2 得工作点下的流量与压头

qV?3.89?10?3m3/s，H?18.92m

（2）当改送密度为1200 kg/m3的碱液时，泵特性方程不变，此时管路特性方程

Δp98.?13104?1?2. 3 H0?Δz?'?120?09.81?g'流动进入阻力平方区，且阀门开度不变，则k不变。因此管路特性方程变为

H?12.3?3.23?105qV2

将该方程与泵特性方程联立

24

28?6?105qV2?12.3?3.23?105qV2

得新工作点下流量及压头

q'V?4.12?10?3m3/s，H'?17.78m

【2-5】在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一敞口高位槽，如习题2-5附图所示。

已知高位槽液面比贮水池液面高出10m，管内径为75mm，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400m。流体流动处于阻力平方区，摩擦系数为0.03。流体流经换热器的局部阻力系数为??32。

离心泵在转速n?2900r/min时的H?qV特性曲线数据见下表。

qV/m3?s?1 H/m

习题2-5a附图

0 26

0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 25.5

24.5

23

21

18.5

15.5

12

8.5

试求：(1)管路特性方程；(2)工作点的流量与扬程；(3)若采用改变转速的方法，使第(2)问求得的工作点流量调节到3.5?10?3m3／s，应将转速调节到多少？（参看例2-3）。

5,?le?l解 已知d?0.07m40?m,0?.?0?,03

322(1) 管路特性方程 H?H 0?kVqH0??Z??p?10?0?10mH2O ?gk?8?l??le????4? ??5?2g?dd??? ??840032??0.03???5.02?105 ?254???9.81?(0.075)(0.075)?2H?10?5.02?105qV

(2) 工作点的流量与扬程

管路特性曲线的qV与H计算值如下

qV/m3?s?1 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008

H/m 10 10.5 12 14.5 18 22.6 28 34.6 42.1

工作点流量qVA?0.0045m3/s，扬程HA?19.8 m H2O

(3) 将工作点流量从qVA?0.0045m3/s调节到qVC?0.0035m3/s，泵的转速应由2900r/min

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