【正文】 )=(表)3.（18分）如圖3B57離心泵將20℃,管徑為φ1084mm管路全長(zhǎng)100m(包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度，管的進(jìn)、出口當(dāng)量長(zhǎng)度也包括在內(nèi))。已知：，水的粘度為1厘泊，密度為1000kg/m3，試計(jì)算并回答：(1)水在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的流動(dòng)形態(tài)；(2)管路所需要的壓頭和功率； ***答案*** 已知：d=10824=100mm=A=(π/4)d2=(1/4)=102m2l+Σle=100m Q= ∴u=Q/A=(3600102)=2m/sμ=1cp=103PaS ρ=1000kg/m3 λ=⑴ ∵Re=duρ/μ=21000/103=21054000。 ∴水在管內(nèi)流動(dòng)呈湍流⑵ 以11面為水平基準(zhǔn)面,在11與22面間列柏努利方程：Z1＋ｕ12/2ｇ＋P1/ρｇ＋He＝Z2＋ｕ22/2ｇ＋P2/ρｇ+∑hf∵Z1=0 u1=0 p1=0(表壓) Z2=18m u2=0。 P2/ρg=103/(1000)=25m Σhf =λ[(l+Σle )/d](u2/2g) =(100/)[22/(2)]=。∴He=18+25+= Ne=HQρg=10004.（20分）如圖所示，用離心泵將水從貯水池輸送到敞口高位槽中，已知高位槽的水面離貯水池的水面高度保持為10m，輸送水量用孔板流量計(jì)測(cè)得。, 孔徑為20mm。管路為φ57，直管長(zhǎng)度和局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度之和(包括孔板局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度)為250m，其中貯水池至孔板前測(cè)壓點(diǎn)A的直管長(zhǎng)度和局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度之和為50m 。水的密度為1000kg/m3，水的粘度為1cp,摩擦系數(shù)近似為λ=。U形管中指示液均為水銀,其密度為13600kg/m3。，試確定：(1)水通過(guò)泵所獲得的外加能量為多少? (2)在孔板前測(cè)壓點(diǎn)A處安裝的U形管壓力計(jì)中指示液讀數(shù)R1為多少? ⑶孔板流量計(jì)的U形管中指示液讀數(shù)R2為多少? ***答案*** ⑴ u=Vs/()=(3600)=Re=1000/(1103)=48550λ=取貯水池液面為11截面,高位槽液面為22截面,列柏努利方程式：Z1g+p1/ρ+u12/2+We= Z2g+p2/ρ+u22/2+∑h(f 1 – 2) W=Z2g +∑h(f 1 – 2)= Z2g +λ[(l+∑le )/d](u2/2)=10+(250/)() =+=⑵以A點(diǎn)為2′2′截面, 在11與2′2′截面間列柏努利方程式Z1g+p1/ρ+u12/2+We= Z2′g+p2′/ρ+u2′2/2+∑h(f 1 – 2′) (p2′p1)/ρ=(pA pa )/ρ= We Z2′g (u2/2)λ[(l+∑le )/d](u2/2)=(50/)()==。pA pa =1000=103N/m2R1=(pA pa )/[g(ρo ρ)] =103/[(136001000)]==⑶根據(jù)Vs=CoAo[2gR2 (ρo ρ)/ρ]。 R2=(Vs/CoAo)ρ/[2g(ρo ρ)]式中: Co=, Ao==104m2。Vs=, R2={()[(1/(104)}1000/[2(136001000)]= =40cm5.（12分）欲用離心泵將20℃水以30m3/h的流量由水池打到敝口高位槽，兩液面均保持不變，液面高差為18m，泵的吸入口在水池液面上方2m處。泵的吸入管路全部阻力為1mH2O柱，壓出管路全部阻力為3mH2O柱，求泵的軸功率。若已知泵的允許吸上真空高度為6m，問(wèn)上述安裝高度是否合適？（動(dòng)壓頭可忽略）。水的密度可取1000kg/m3。 ***答案*** 如圖取1－1，2－2截面，并以1－1截面為基準(zhǔn)面，列柏努里方程得：H＝ΔZ＋∑h f( 1 – 2)＝18＋1＋3＝22m∴N軸＝QHρ/（102η） ＝(30/3600)221000/(102)＝3kw Hg允＝Hs允－u2/2ｇ－h(huán)f吸＝6－1＝5m＞2m ∵Hg實(shí)＜Hg允 ∴安裝高度合適。6（15分）如附圖所示，計(jì)劃在蓄水池A的一側(cè)安裝一臺(tái)離心泵，將水輸送至列管換熱器B的殼程內(nèi)作冷卻用，要求水的流量為18m3/h，水自換熱器出來(lái)后流進(jìn)高位水槽C中，回收他用。已知：（1）蓄水池A水面標(biāo)高3m，高位槽C處進(jìn)水管末端標(biāo)高23m；（2）輸水管為φ60；（3）管路部份的壓頭損失∑hf＝19u2/（2ｇ）mH2O，換熱器B殼程的壓力損失ΔP＝u2/（2ｇ）；（式中，u為管內(nèi)流體流速，m/s）ρ水＝1000kg/m3 今庫(kù)存有一臺(tái)2B－31型離心泵，其性能參數(shù)如下表所示，試核算選用此泵是否合適。 流 量揚(yáng)程軸功率允許吸入真空度 m3/hmkwm10 203024本題目有題圖： ***答案*** 選擇計(jì)算截面1－1，2－2面如題圖所示；地平面為基準(zhǔn)面。u＝Vs/A＝18/3600/（(π/4)(）2＝Z1＋P1/ρｇ＋u12/2ｇ＋He ＝Z2＋P2/ρｇ＋u22/2ｇ＋∑hf P1＝P2 。u1＝0He ＝（233）＋((2))＋19(2)＋(2)1000/(1000) ＝由2B－31型離心泵特性曲線(xiàn)圖查得：Q＝18m3/h, He ＝（＞）且η＝62％，而ηm a x ＝65％。65％90％＝％（＜62％） 故此泵通用。7（15分）如圖所示輸水系統(tǒng)，管長(zhǎng)、管徑(均以m計(jì)) 和各局部阻力的阻力系數(shù)ζ均標(biāo)于圖中。求： (1）以流量Q m3/min和壓頭He (m)表示的管路特性曲線(xiàn)方程, (2）輸水量為15m3/h時(shí)，要求泵提供的有效功率（以kw計(jì)） ***答案*** （ａ）u1＝（d2/d1）2u2＝ u2。Q＝u2 (π/4)d260＝ u2或u2＝ u1＝ ｈe ＝20 +(3++20/) u12/2g + (2++1+260/) u22/2g ＝20+ u12+ u22 ＝20++＝20 + （ｂ） Q＝15/60＝ m3/min He ＝20+＝ Ne ＝QHe ρｇ/60＝1000＝819 w ＝7.（20分）欲用離心泵在兩敞口容器間輸液, 該水泵銘牌標(biāo)有：流量 ，揚(yáng)程15m，,效率80%，轉(zhuǎn)數(shù)1400r/min。 今欲在以下情況使用是否可以？如不可時(shí)采用什么措施才能滿(mǎn)足要求（要用計(jì)算結(jié)果說(shuō)明）（1），流量為38m3/h，揚(yáng)程15m, （2），流量為40m3/h，揚(yáng)程30m, （3），流量為30m3/h，揚(yáng)程15m ***答案*** （1） 電動(dòng)機(jī)功率不夠 N＝38/3600151800/(102)＝ 換大電機(jī) （2） 揚(yáng)程不夠 H/H39。 ＝（n/n39。）2。 15/30＝（1400/ｎ39。 ） ｎ39。 ＝1980 增加ｎ＝1980轉(zhuǎn)/分。檢查功率： N/N39。 ＝（n/n39。）3 39。 ＝（1400/1980）3 N39。 ＝ kw ，ｎ＝1980轉(zhuǎn)/分。（3）可以使用。通過(guò)關(guān)小出口閥調(diào)節(jié)至工作點(diǎn)。8.(8分)有一臺(tái)離心泵，銘牌上標(biāo)出允許吸上真空度Hs＝5m，用來(lái)輸送20℃的清水，,當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?0mH2O，若略去泵入口處的動(dòng)壓頭。試計(jì)算此泵的允許安裝高度Hg為多少米？ ***答案*** Hg ＝Hs －u2/2ｇ－∑hf ＝5－ ＝實(shí)際安裝高度H實(shí)≤=9（16分） 圖示為n=960轉(zhuǎn)/分的離心通風(fēng)機(jī)的特性曲線(xiàn)。如用此風(fēng)機(jī)向鍋爐輸送空氣，已知管路特性曲線(xiàn)方程為H=5Q2(H的單位為mmH2O, Q的單位m3/s)問(wèn)：（1）風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量為多少m3/h?消耗的軸功率為多少kw？（2）,你認(rèn)為可采取什么措施？ ***答案*** （1）送風(fēng)量Q及軸功率N由管路特性曲線(xiàn)方程H=5Q2列表作圖。Q m3/s 0 2 3 4H mmH2O 20 45 80由兩線(xiàn)交點(diǎn)讀得：送風(fēng)量Q= m3/s風(fēng)壓H=64mmH2O效率η=軸功率：N=QH/η=64（1000）= (2) m3/s，可采用提高轉(zhuǎn)速的措施∵Q2/Q1=n2/n1∴n2=Q2/Q1n2=960=1500rpm即將轉(zhuǎn)速提高到1500rpm。10．如圖所示的輸水系統(tǒng)，已知管內(nèi)徑為d=50 mm，在閥門(mén)全開(kāi)時(shí)輸送系統(tǒng)的（l+Σle）=50 m，, 泵的性能曲線(xiàn)在流量為6m3/h至15m3/h范圍內(nèi)可用下式描述: H=－, H為泵的揚(yáng)程m, Q為泵的流量m3/h。問(wèn): (1) 如要求輸送量為10 m3/h, 單位質(zhì)量的水所需外加功為多少? 此泵能否完成任務(wù)?(2) 如要求輸送量減至8 m3/h(通過(guò)關(guān)小閥門(mén)來(lái)達(dá)到), 泵的軸功率減少百分之多少?(設(shè)泵的效率變化忽略不計(jì))。 解：（1）在兩水面間列伯努利方程：11．用一臺(tái)離心泵將20℃清水從敞口水池送入吸收塔頂部。己知：吸牧塔頂部的壓力表讀數(shù)為150kPa,輸送管出口處比水池液面高12 m；輸送管用763mm無(wú)縫鋼管，管全長(zhǎng)為45m （包括閥門(mén)等管件的當(dāng)量長(zhǎng)度），摩擦系數(shù)由下式確定：l ＝／在流量為20 ～30m3/h范圍內(nèi)，所用離心泵的特征曲線(xiàn)可表征為：H＝－式中：H為泵的揚(yáng)程，m；Q為泵的流量，m3/h。試求：1)要求達(dá)到26m3/h的輸水量，該泵能否完成此輸送任務(wù)?計(jì)算說(shuō)明之。2)若單泵不能完成此輸送任務(wù)，現(xiàn)將兩臺(tái)型號(hào)相同的泵串聯(lián)起來(lái)操作是否可行?計(jì)算說(shuō)明之。