泵与风机课后习题答案及思考题.第四版

新浪微博：@孟得明扬程：单位重量液体从泵进口截面到泵出口截面所获得的机械能。流量qv：单位时间内通过风机进口的气体的体积。全压p：单位体积气体从风机进口截面到风机出口截面所获得的机械能。轴向涡流的定义：容器转了一周，流体微团相对于容器也转了一周，其旋转角速度和容器的旋转角速度大小相等而方向相反，这种旋转运动就称轴向涡流。影响：使流线发生偏移从而使进出口速度三角形发生变化。使出口圆周速度减小。叶片式泵与风机的损失：（一）机械损失：指叶轮旋转时，轴与轴封、轴与轴承及叶轮圆盘摩擦所损失的功率。（二）容积损失：部分已经从叶轮获得能量的流体从高压侧通过间隙向低压侧流动造成能量损失。泵的叶轮入口处的容积损失，为了减小这部分损失，一般在入口处都装有密封环。（三），流动损失：流体和流道壁面生摸差，流道的几何形状改变使流体产生旋涡，以及冲击等所造成的损失。多发部位：吸入室，叶轮流道，压出室。如何降低叶轮圆盘的摩擦损失：1、适当选取n和D2的搭配。2、降低叶轮盖板外表面和壳腔内表面的粗糙度可以降低△Pm2。3、适当选取叶轮和壳体的间隙。轴流式泵与风机应在全开阀门的情况下启动，而离心式泵与风机应在关闭阀门的情况下启动。泵与风机（课后习题答案）第一章1-1有一离心式水泵，其叶轮尺寸如下：1b=35mm,2b=19mm,1D=178mm,2D=381mm,1a=18°，2a=20°。设流体径向流入叶轮，如n=1450r/min，试画出出口速度三角形，并计算理论流量,VTq和在该流量时的无限多叶片的理论扬程TH。解：由题知：流体径向流入叶轮∴1=90°则：1u=1n60D=317810145060=13.51（m/s）1V=1mV=1utg1a=13.51tg18°=4.39（m/s）∵1Vq=1D1b1mV=0.1784.390.035=0.086（3m/s）∴2mV=122VqDb=0.0860.3810.019=3.78（m/s）2u=2D60n=338110145060=28.91（m/s）2uV=2u-2mVctg2a=28.91-3.78ctg20°=18.52（m/s）TH=22uuVg=28.9118.529.8=54.63（m）1-2有一离心式水泵，其叶轮外径2D=220mm,转速n=2980r/min，叶片出口安装角2a=45°，出口处的轴面速度2mv=3.6m/s。设流体径向流入叶轮，试按比例画出出口速度三角形，并计算无限多叶片叶轮的理论扬程TH，又若环流系数K=0.8，流动效率h=0.9时，泵的实际扬程H是多少？解：2u=2D60n=0.22298060=34.3（m/s）∵2mV=3.6m/s2a=45°∴2w=22sinmav=5.09（m/s）画出出口速度三角形2uV=2u-2mVctg2a=34.31-3.6ctg45°=30.71（m/s）∵1=90°TH=22uuVg=34.3130.719.8=107.5(m)实际扬程H=KTH=KhTH=0.80.9107.5=77.41(m)1-3有一离心式水泵，叶轮外径2D=360mm，出口过流断面面积2A=0.0232m，叶片出口安装角2a=30°，流体径向流入叶轮，求转速n=1480r/min，流量,VTq=86.8L/s时的理论扬程TH。设环流系数K=0.82。解：流体径向流入叶轮1=90°2u=2D60n=0.36148060=27.88（m/s）2mv=,VTqA=383.8100.023=3.64（m/s）2uv=2u－2mv2actg=27.88－3.643=21.58（m/s）TH=22uuVg=27.8821.589.8=61.39（m）TH=KTH=0.8261.39=50.34（m）1-4有一叶轮外径为300mm的离心式风机，当转速为2890r/min时。无限多叶片叶轮的理论全压Tp是多少？设叶轮入口气体沿径向流入，叶轮出口的相对速度，设为半径方向。空气密度ρ=1.2kg/3m。解：气体沿径向流入1=90°又叶轮出口相对速度沿半径方向2a=90°2u=2D60n=0.3298060=46.79（m/s）由图知2u=2uV=46.79m/s∴Tp=22uuV=1.246.7946.79=2626.7（Pa）1-5有一离心式风机，转速n=1500r/min，叶轮外径2D=600mm，内径1D=480mm，叶片进、出口处空气的相对速度为1w=25m/s及2w=22m/s，它们与相应的圆周速度的夹角分别为1=60°，2=120°，空气密度=1.2kg/3m。绘制进口及出口速度三角形，并求无限多叶片叶轮所产生的理论全压Tp。解：1u=1n60D=0.48150060=37.68（m/s）2u=2D60n=0.6150060=47.1（m/s）1mv=11sinaw=25sin60=21.65（m/s）2mv=22sinaw=22sin120=19.05（m/s）知u、mv、可得速度三角形18.2560cos2568.37cos2111auwuv（m/s）2uv=2u-2w2cosa=47.1-22cos120=58.1（m/s）27.214518.2568.371.581.472.11122uuTvuvup(Pa)1-6有一离心式水泵，在转速n=1480r/min时，流量Vq=89L/s，扬程H=23m，水以径向流入叶轮，叶轮内的轴面速度1mv=3.6m/s。内、外径比1D/2D=0.5，叶轮出口宽度2b=0.122D，若不计叶轮内的损失和叶片厚度的影响，并设叶轮进口叶片的宽度1b=200mm，求叶轮外径2D、出口宽度2b及叶片进、出口安装角1a和2a。解：由Vq=1D1b1mV得1D=11Vmqbv=389100.23.6=0.039(m)=39mm由1D/2D=0.5得2D=21D=2390=78(mm)2b=0.122D=9.36mm1u=1n60D=0.039148060=3.02（m/s）tg1a=11mvu=3.63.02=1.192得1a=50°2u=2D60n=0.078148060=6.04（m/s）2mv=22VqDb=389100.0780.009=38.8（m/s）由TH=22uuVg=23得2uV=37.31（m/s）806.08.38/31.3704.6/2222muavvuctg85.1282a（数据有问题，离心泵出口安装角应是锐角，即后弯式叶片）1-7有一离心式风机，叶轮外径2D=600mm，叶轮出口宽度2b=150mm，叶片出口安装角2a=30°，转速n=1450r/min。设空气在叶轮进口处无预旋，空气密度=1.2kg/3m，试求：（1）当理论流量,VTq=100003m/h时，叶轮出口的相对速度2w和绝对速度2v；（2）叶片无限多时的理论全压Tp；（3）叶片无限多时的反作用度；（4）环流系数K和有限叶片理论全压Tp（设叶片数z=12）解：（1）2u=2D60n=0.6145060=45.53（m/s）由,VTq=2D2b2mV得2mV=,22VTqDb=1000036000.60.15=9.83（m/s）2w=22sinmaV=9.83sin30=19.66（m/s）2V=22222222cosawuwu=2219.6645.53219.6645.53cos30=30.15（m/s）（2）∵2u=45.53m/s2mV=9.83m/s∴2uV=2u2mVctg2a=45.53-9.83ctg30°=28.5（m/s）Tp=2u2uV=1.245.5328.5=1557.3（Pa）（3）=1222uVu=128.5245.53=0.687⑷由风机的斯托道拉公式：K122,2222sin()aVTauqzuDbtgK145.53sin301000012(45.53)360000.60.1530tg=0.79∴Tp=KTp=0.791557.3=1230.3（Pa）1-8有一轴流式风机，在叶轮半径380mm处。空气以1v=33.5m/s的速度沿轴向流入叶轮，当转速n=1450r/min时，其全压p=692.8Pa，空气密度=1.2kg/3m，求该半径处的平均相对速度w的大小和方向。解：u=60Dn=67.57601450238.014.3（m/s）awv1=33.5（m/s）2uv＝pu=01.1067.572.18.692（m/s）由题知轴向进入01uv，所以uwu1。66.4701.1067.5722uuvuw(m/s)42.62266.4767.575.3322222121uuwwvwm/s34.3266.4767.5735.3322211arctgwwvarctguu1-9有一单级轴流式水泵，转速n=580r/min，在叶轮直径700mm处，水以1v=5.8m/s的速度沿轴向流入叶轮，又以圆周分速2uv=2.3m/s从叶轮流出，试求ycbt为多少？设=1°。解：u=60Dn=25.21605807.014.3（m/s）8.51aavwv（m/s）由题知轴向进入01uv，所以uwu1。95.183.225.2122uuvuw(m/s)09.1695.1825.218.522211arctgwwvarctguu207.009.16/1109.16sin8.503.22/1sin212tgtgtgtgvvvtbcauuy1-10有一后置导叶型轴流式风机，在外径2D=0.47m处，空气从轴向流入，av=30m/s，在转速n=2000r/min时，圆周分速2uv=5.9m/s，求ybct。设=1°。解：u=60Dn=19.4960200047.014.3（m/s）301aavwv（m/s）由题知轴向进入01uv，所以uwu1。29.439.519.4922uuvuw(m/s)97.3229.4319.493022211arctgwwvarctguu208.097.32/1197.32sin3009.52/1sin212tgtgtgtgvvvtbcauuy1-11有一单级轴流式水泵，转速为375r/min，在直径为980mm处，水以速度1v=4.01m/s轴向流入叶轮，在出口以2v=4.48m/s的速度流出。试求叶轮进出口相对速度的角度变化值（21）。解：u=60Dn=0.9837560=19.23（m/s）水轴向流入1uv=02uv=222avv=2221vv=201.448.422（m/s）由速度三角形可知：1tg=avu=1vu=4.0119.23=0.2085得1=78.11由2tg=2auvuv=12uvuv=2327.0223.1901.4得2=10.1321=78.1110.131.32°1-12有一单级轴流式风机，转速n=1450r/min，在半径为250mm处，空气沿轴向以24m/s的速度流入叶轮，并在叶轮入口和出口相对速度之间偏转20°，求此时的理论全压Tp。空气密度=1.2kg/3m。解：u=60Dn=94.37601450225.