第二章流体输送设备【例2-1】离心泵特性曲线的测定附图为测定离心泵特性曲线的实验装置，实验中已测出如下一组数据:泵进口处真空表读数Pi=2.67x104Pa（真空度）泵出口处压强表读数P2=2.55x105Pa（表压）泵的流量Q=12.5x10-3m3/s功率表测得电动机所消耗功率为6.2kW吸入管直径d1=80mm压出管直径d2=60mm两测压点间垂直距离Z2乙=0.5m泵由电动机直接带动，传动效率可视为1，电动机的效率为0.93实验介质为20C的清水试计算在此流量下泵的压头H、轴功率N和效率耳。式中解：（1）泵的压头221竺Hg2g在真空表及压强表所在截面11与22间列柏努利方程:2竺Hf2gZ2Z1=0.5mp1=2.67X104Pa（表压）p2=2.55x105Pa（表压）4QU1=2d3412.5100.0822.49m/s4QU2=2d2412.510320.064.42m/s两测压口间的管路很短，其间阻力损失可忽略不计，故54222.55102.67104.422.49H=0.5+10009.8129.81=29.88mH2O（2）泵的轴功率功率表测得功率为电动机的输入W2-1附图1一凉養计总-压建表1竄空计汩一离心聚皿一贮轧功率，电动机本身消耗一部分功率，其效率为0.93，于是电动机的输出功率（等于泵的轴功率）为:N=6.2x0.93=5.77kW（3）泵的效率NeQHg12.510329.8810009.81NN5.771000=3.665.770.63在实验中，如果改变出口阀门的开度，测出不同流量下的有关数据，计算出相应的N和n值，并将这些数据绘于坐标纸上，即得该泵在固定转速下的特性曲线。【例2-2】将20C的清水从贮水池送至水塔，已知塔内水面高于贮水池水面13m。水塔及贮水池水面恒定不变，且均与大气相通。输水管为0140x4.5mm的钢管，总长为200m(包括局部阻力的当量长度)。现拟选用4B20型水泵，当转速为2900r/min时，其特性曲线见附图，试分别求泵在运转时的流量、轴功率及效率。摩擦系数入可按0.02计算。解：求泵运转时的流量、轴功率及效率，实际上是求泵的工作点。即应先根据本题的管路特性在附图上标绘出管路特性曲线。(1) 管路特性曲线方程在贮水池水面与水塔水面间列柏努利方程H、例卜2鮒匍pHeZHfg式中AZ=13mAp=0由于离心泵特性曲线中Q的单位为L/s，故输送流量Qe的单位也为L/s，输送管内流速为：QeU2d10004Qe210000.13140.0742Qe2Hflleu2ccc2000.0742Qee0.02d2g0.13129.812=0.00857Q；本题的管路特性方程为：2He=13+0.00857Qe(2) 标绘管路特性曲线根据管路特性方程，可计算不同流量所需的压头值，现将计算结果列表如下:Qe/Ls10481216202428He/m1313.1413.5514.2315.216.4317.9419.72由上表数据可在4B20型水泵的特性曲线图上标绘出管路特性曲线HeQe。(3) 流量、轴功率及效率附图中泵的特性曲线与管路特性曲线的交点就是泵的工作点，从图中点M读得：泵的流量Q=27L/s=97.2m3/h泵的轴功率N=6.6kW泵的效率n=77%【例23】选用某台离心泵，从样本上查得其允许吸上真空咼度Hs=7.5m，现将该泵安装在海拔高度为500m处，已知吸入管的压头损失为1mH20,泵入口处动压头为0.2mH2O,夏季平均水温为40C，问该泵安装在离水面5m高处是否合适?解：使用时的水温及大气压强与实验条件不同，需校正：当水温为40C时Pv=7377Pa在海拔500m处大气压强可查表2-1得Pv9.811030.24Ha=9.74mH2OHs=Hs+(Ha10)=7.5+(9.7410)(0.750.24)=6.73mH20泵的允许安装高度为：Hs2U12gHf0(2-22b)=6.730.21=5.53m5m故泵安装在离水面5m处合用。【例2-4】试选一台能满足Qe=80m3/h、He=180m要求的输水泵，列出其主要性能。并求该泵在实际运行时所需的轴功率和因采用阀门调节流量而多消耗的轴功率。解：(1)泵的型号由于输送的是水，故选用B型水泵。按Qe=80m3/h、He=180m的要求在B型水泵的系列特性曲线图2-15上标出相应的点，该点所在处泵的型号为4B20-2900，故采用4B20型水泵，转速为2900r/min。再从教材附录中查4B20型水泵最高效率点的性能数据：Q=90m3/hH=20mN=6.36kWn=78%Hs=5m泵实际运行时所需的轴功率，即工作点所对应的轴功率。在图2-6的4B20型离心水泵的特性曲线上查得Q=80m3/h时所需的轴功率为N=6kW用阀门调节流量多消耗的轴功率当Q=80m3/h时，由图2-6查得H=1.2m,n=77%。为保证要求的输水量，可采用泵出口管线的阀门调节流量，即关小出口阀门，增大管路的阻力损失，使管路系统所需的压头He也等于21.2m。所以用阀调节流量多消耗的压头为：AH=21.218=3.2m多消耗的轴功率为:HQg0.906kW3.28010009.8136000.77【例25已知空气的最大输送量为14500kg/h。在最大风量下输送系统所需的风压为1600Pa(以风机进口状态计)。风机的入口与温度为40C，真空度为196Pa的设备连接，试选合适的离心通风机。当地大气压强为93.3X10泪比解：将系统所需的风压pt换算为实验条件下的风压pT,即12PtPt-v操作条件下p的计算：（40C,p=（93300-196）Pa）从附录中查得1.0133X105Pa,40C时的p=1.128kg/m3所以Pt1.12816009330019610133031.04kg/m1.21.041846Pa风量按风机进口状态计145001.04313940m/h根据风量Q=13940m3/h和风压pT=1846Pa从附录中查得472-11NO.6C型离心通风机可满足要求。该机性能如下：风压1941.8Pa=198mmH2O风量14100m3/h效率91%轴功率10kW1拟用一泵将碱液由敞口碱液槽打入位差为10m高的塔中，塔顶压强为5.88X104Pa（表压），流量20m3/h。全部输送管均为057x3.5mm无缝钢管，管长50m（包括局部阻力的当量长度）。碱液的密度p=1500kg/m3，粘度口=2x10-3Pas。管壁粗糙度为0.3mm。试求：（1）输送单位重量液体所需提供的外功。（2）需向液体提供的功率。2.在图2-11所示的4B20型离心泵特性曲线图上，任选一个流量，读出其相应的压头和功率，核算其效率是否与图中所示一致。3用水对某离心泵作实验，得到下列实验数据:Q/(Lmin1)0100200300400500H/m37.2383734.531.828.5若通过076x4mm、长355m（包括局部阻力的当量长度）的导管，用该泵输送液体。已知吸入与排出的空间均为常压设备，两液面间的垂直距离为4.8m，摩擦系数入为0.03,试求该泵在运转时的流量。若排出空间为密闭容器，其内压强为1.29x105Pa（表压），再求此时泵的流量。被输送液体的性质与水相近。4某离心泵在作性能试验时以恒定转速打水。当流量为71m3/h时，泵吸入口处真空表读数2.993x104Pa,泵压出口处压强计读数3.14x105Pa。两测压点的位差不计，泵进、出口的管径相同。测得此时泵的轴功率为10.4kW，试求泵的扬程及效率。5.用泵从江中取水送入一贮水池内。池中水面高出江面30m。管路长度(包括局部阻力的当量长度在内)为94m。要求水的流量为2040m3/h。若水温为20C,&/d=0.001,(1) 选择适当的管径(2) 今有一离心泵，流量为45m3/h，扬程为42m，效率60%，轴功率7kW。问该泵能否使用。9. &若题6改为两个相同泵并联操作，且管路特性不变。试求泵的工作点及其相应流量及压头。热水池中水温为65C。用离心泵以40m3/h的流量送至凉水塔顶，再经喷头喷出落入凉水池中，达到冷却目的。已知水进喷头前需维持49x103Pa(表压)。水池水面高6和3m。管路并确定泵的安：将某减压精馏塔釜喷头入口处较热m。吸入管路和排出管路的压头损失分别为1m中动压头可忽略不计。试选用合适的离心泵。装高度。当地；【0大气压强按101.33X103Pa计。中的液体产品用离心泵输送至高x104Pa(其中液体处于沸腾状态，。泵位于地面上，吸入已知该泵的允许汽蚀余量Ah=4.2m，试不适宜应如何重新安排？位槽釜中真空度为6.67即其饱和蒸汽压等于釜吨对压强)管总阻力为0.87m液柱。液体的密度为986kg/m3,问该泵的安装位置是否适宜？如习题LOW6.用一离心泵将贮水池中的冷却水经换热器送到高位槽。已知高位槽液面比贮水池液面高出10m，管路总长(包括局部阻力的当量长度在内)为400m,管内径为75mm，换热器的压头损失为32(u2/2g),摩擦系数取0.03，离心泵的特性参数见下表：Q/(ms1)00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.008H/m2625.524.5232118.515.5128.5试求：(1) 管路特性曲线；泵的工作点及其相应的流量及压头。7.若题6改为两个相同泵串联操作，且管路特性不变。试求泵的工作点及其相应流量及压头。11.15C的空气直接由大气进入风机而通过内径为800mm的水平管道送到炉底。炉底的表压为10.8X103Pa。空气输送量为20000m3/h(15C,101.33X103Pa),管长与管件、阀门的当量长度之和为100m，管壁绝对粗糙度取0.3mm。欲用库存一台离心通风机，其性能如下：转速1450r/min风压12650Pa风量21800m3/h试核算此风机是否合用。