流体机械原理课后解答张克为

流体机械原理作业解答p41习题一：一、为了满足一个规划中的企业用电高峰的需要，拟在有利地形处建一座具有一台泵及一台水轮机的抽水蓄能电站，该企业每天对电能的需要为：14h为P1=8MW；10h为P2=40MW。假定该企业可以从电网中获得的电功率Pv是常数，已知：水轮机的总效率0.91PPT／电水，泵的总效率0.86PPP／水电，压力管道的损失6Hm，电站的静水头200Hmst。为简单计，假定H和Hst为常数，其它损失忽略不计。假定该装置中水的总量为常数（上游无来水，下游不放水，并忽略蒸发泄漏），试求：①必需的PV值。②泵与水轮机的工作参数Vq，H，P水。③上游及下游水池的最小容积V。解：从电网中获得的电能不足时，用水轮机发电补充；从电网中获得的电能有多余时，用于泵去抽水蓄能。22()*VstVTPPPgHHq水轮机轴功率＝11()*VstVPPPPgHHq水泵轴功率＝＋／12VVVqq12＝t=t40194*14*0.91*0.861.0328206*10VVPP408*1.03223.7511.032VPMW2(4023.76)*10009.399.8*194*0.91Vqm3/s，16.71Vqm3/s对水轮机：29.39Vqm3/s；2194Hm，4023.7516.25P轴MW，17.85PT水轴=P／＝MW，对于泵：16.71Vqm3/s；1206Hm，1)*13.55PPPV水=(P＝(23.76-8)*0.86=MW，15.76P轴MWV＝56.71*3600*143.38*10m3二、水轮机效率实验时在某一导叶开度下测得下列数据：蜗壳进口处压力表读数41016.22pPa，压力表中心高程7.88mHm，压力表所在钢管直径35.3Dm，电站下游水位9.84m，流量33vqm/s，发电机功率7410gPkW，发电机效率966.0g，试求水轮机效率及机组效率。解：gcgpZEiiiii227.88iZ，612.228.910001016.224gpi，744.335.3334422DqcvigcgpZEooooo22；而9.84oZ，gpo=0，gcoo22=0127.27715.0612.228.38.92744.3612.229.847.882oiEEHm水轮机的效率%438.87871.8772807.7670127.27338.9966.0/7410/HgqPvggt机组效率844.0874.0966.0tg三、某泵装置中，进口管直径150sDmm，其上真空表读数410665.6VPa（500mmHg），出口管路直径125pDmm，其上压力表读数22.0pMPa，压力表位置比真空表高1m，输送介质为矿物油，其密度900kg/m3，泵的流量为053.0vqm3/s，试求泵的扬程。解：泵的扬程993.33493.0943.24557.71)999.2()319.4(21943.24557.71)15.04053.0()125.04053.0(218.99001022.08.990010665.6122222226422gggccMVhHsp某泵装置中，进出口管直径相同150Dcm，进口真空表读数450VmmHg，出口管路上压力表读数1.8Mkg·f/cm2，压力表位置比真空表高1m，输送介质为矿物油，其密度900kg/m3，泵的流量为53QL/s，试求泵的扬程。答案：224222213.64501.89.81010.05340.05341()()29009009.820.150.1516.820027.8psccHhVMgg四、一台送风机的全压为1.96kPa，风量为40m3/min，效率为50％，试求其轴功率。3310614.2%5010307.1%50100096.16040pqPvWp103习题二四、轴流转浆式水轮机某一圆柱流面1D=2m，n=150r/min，在某一流量下mc=4m/s。试求：a)当叶片转到使2b=10°时，作出口速度三角形。此时转轮出口水流的动能是多少？其中相对于2uc的部分又是多少？b)为了获得法向出口，应转动叶片使2b为多少？此时出口动能又为多少？c)设尾水管回能系数v=0.85，且假定尾水管只能回收相应于2mc的动能，则上面两种情况下出口动能损失各为多少？a)708.156015026012nDum/s977.6104708.151022ctgctgcucmum/s042.8679.644977.6222222mucccm/s300.38.92679.64222gcm484.28.92977.62222gcumb)287.14708.1542arctgb816.08.9242222gcmc)回收的能量：321.0484.230.3%85222222gcgcuv损失的能量：979.2321.03.3222回收的能量gc或111.22%8522gcu122.024%152g五、在进行一台离心泵的能量平衡实验时，测得下列数据：轴功率P=15kW；流量vq=0.013m3/s；扬程H=80m；转速n=2900r/min；叶轮密封环泄漏量vq=0.0007m3/s；圆盘摩擦功率rP=1.9kW；轴承与填料摩擦功率mP=0.2kW；另外给定了泵的几何尺寸：轮直径D=0.25m；出口宽度2b=6mm；叶片出口角2b=23°。试求：a)泵的总效率及水力、容积和机械效率。b)叶轮出口速度三角形。（不计叶片厚度，1uc=0）c)滑移系数、反作用度10°6.977415.7082c2u2w2uc2mca)7004.0155056.101580013.08.9PHgqv86.015)2.09.1(15)(PPPPmrM95.00007.0013.0013.0vvvqqqq857.095.086.07.0qMhb)992.2006.025.00007.0013.0222bDqcvTmm/s961.3760290025.06022nDum/s2c2u2w2uc2mc23°37.9612.99230.912c)912.30049.7961.3723992.2961.372222ctgctgcucmu099.24961.37857.0808.922ugHchu82.0961.37099.24912.301122ucu22222222256.315.964992.2912.30muccc589.0912.30961.37256.31112122222ucuggc或593.0961.372912.3012122ucup103习题四四、一台泵的吸入口径为200mm，流量为vq=77.8L/s，样本给定vH=5.6m，吸入管路损失sH=0.5m。试求：1）在标准状态下抽送常温清水时的szH值。2）如此泵在拉萨（ap=64922.34Pa）使用，从开敞的容器中抽吸80℃温水，其szH值又为多少？（注：80℃清水的Vap=47367.81Pa，g=9530.44N/m3）1）列进水池面与泵进口断面sssszeHgcgpHgp202ssszeasasHgcHgpgpgpgpH22ssaesszHgcgpgpHH22476.22.01000/8.774422svsDqc787.45.0313.06.55.02476.26.52gHsz2）由汽蚀余量和真空度的定义：vssapgcph22，sasppHvasasphgcpH22vsasphgcpH][2][2vsasphgcpH][2][2vvaassppppHH][][65.224.097.433.1081.66.524.044.953081.4736733.1044.953034.649226.5][sH463.35.0313.065.222ssaesszHgcgpgpHHm五、双吸离心泵的转速为1450r/min，最优工况的扬程为43m，流量为1.36m3/s，临界空化余量为crh=3.17m，最大流量工况crh为10.06m，吸水管路的水力损失为0.91m，当地大气压力为10.36m，所输送的冷水的汽化压力为vaH=0.31m。试确定：1）最优工况的比转速qn、空化比转速S、临界空化系数cr和允许的吸入高度是多少？2）最大流量工况的允许吸入高度是多少？（提示：计算qn和S时应取总流量的二分之一）1）65.39.259207.71792.167.1195432/36.114502/4/34/3Hqnnvq3.503376.27.119517.32/36.114502/4/34/3crvhqnS0737.04317.3Hhcrcr列进水池面与泵进口断面wssgehgcpHp22由汽蚀余量的定义67.531.091.0)3.017.3(36.1022vwegvwgevssaphhpHphHppgcph2）同前有22.131.091.0)3.006.10(36.10vwegphhpH