流體流動(dòng)、流體輸送機(jī)械習(xí)題課例題

1、用離心泵將池中水送到高位槽，已知管路總長(zhǎng)100m（包括當(dāng)量

長(zhǎng)），其中壓力表后為80m,管路摩擦系數(shù)0。025,管內(nèi)徑0。05m,當(dāng)

流量為1（W/h時(shí)泵效率為80%,求：（1）泵的軸功率；（2）壓力表讀

數(shù)。（取=1000kg/m3）

解：（1）如圖取1—1、2-2截面，以1-1橫面為基準(zhǔn)列柏努利方程:

22

u

z1=0*2=2+18=20〃7；=生；\="2=0

q10/3600.......

u=v=----------7=1.415[〃4s]

2

兀d?0.785x0.05

46

bin八八cu10°L415

XW=4——=0.025X---X-----=50.06"/依]

fd20.052

We=gz:+YWf=9.81x20+50.06=246.26[J/kgJ

有效功率Pe=/附,=qvpWe=工-xlOOOx246.26=684[J/s]

3600

軸功率^=-^=—=855[J/^]

“〃80%

（2）以3—3截面為基準(zhǔn)，在3-3、2-2裁面間列柏努利方程:

“+*+萬(wàn)=“+J號(hào)+ZW/3.2

P

?/z3=0;z2=18，〃;p2=0;w2=0;%=w=1.415m/s

^=gz+llW_801.415?

3fi2Z%3-2==0.025x----x=40.040kg]

20.05

芻=823+2%”2吟=9.8以18+4。04-^^-=215.6"/依]

2、欲用離心泵將20℃水以30m3/h的流量由水池打到敞口高位槽,

兩液面均保持不變，液面高差為18m,泵的吸入口在水池上方2m

處，泵的吸入管路全部阻力為1m水柱，壓出管路全部阻力為3m

水柱，泵效率60%.

求：（1）泵的軸功率；

⑵若允許吸上真空高度為5m,用上述安裝高度是否合適？（=1000kg/m3;動(dòng)壓頭可略）

解：(1)如圖，取1-1、2-2截面，以17截面為基準(zhǔn)列柏努利方程:

Z]+"+}+”e=Z2+上+^-+Z〃/11-2

Pg2gpg2g

=lt

已知：Zj=0,z2=I8，〃，P]=〃2，U|2=0

H?=z2+=18+1+3=22("?)

泵的軸功率：

一二q、Hpg_30x22x1000x9.81

e=2997.5x3kw

a~~n~~n~3600x60%

(2)H：＜=Hx-^--YHf=5-0-l=4(/w)

H>2機(jī),.,.安裝高度合適。

3^如圖所示，已知管內(nèi)徑d=50imi,在正常輸2水中管總長(zhǎng)（包括當(dāng)

量長(zhǎng)）為60m,摩擦系數(shù)為0。023,泵的性能曲線(xiàn)方程是

”=19-0.88嚴(yán)。

問(wèn)：（1）流量為lOm'/h時(shí)輸送每立方米的水需外加功為多少？

此泵是否可以勝任？

（2）當(dāng)調(diào)節(jié)閥門(mén)使流量減到8m時(shí)，泵的軸功將如何變化？（不考慮泵效率改變）

解：（1）如圖，取1—1、2-2截面，以1-1截面為基準(zhǔn)列柏努利方程式:

g+△+}+叱=gZ2+—++

P2p2

Z）=0；z2=10/〃；Pi—p2；/=u2=0

叱=gZz+Z%1.2

%10/3600「71

u==------------=1.41W"?/s]

f0.785x0.052

—a

4

Zhf12=2-^^—=0.023x—x1415=27.6[.7/kg]

/1-2d20.0525

We=gZ2+Z%『2=9.81xJO+27.6=125J[J/kg]

即每千克質(zhì)量水需要125.7J功，每射水需要125。7X103J,或125。7kJ.

WI9S7

此時(shí)需要壓頭為：〃需=1=上士=12.8"/可］=12.8［鞏

89.81

泵在此時(shí)可提供的壓頭為：〃-19-0.88x1（）08一］3.4［加］

H>H,故泵可以勝任。

⑵T

08

當(dāng)qv=8"http://力時(shí)："'=19-0.88X8=14.4(mJ

Q政二H'《PgIn_44_14.4x8=0gG

《原一的一"九一13.4x10一,

即變化后軸功率是原來(lái)的0。86倍。

%一名原_"4一”/J4.4X8—13.4X1()_

或~^一~^~一13.4x10一山

即變化后軸功率降低了14%。

4、從水池用離心泵向高位槽送水，要求水的流量為18m3/h,已知進(jìn)

出泵的輸水管為OXmm的鋼管，高住槽水面距水池面高

20叫全管線(xiàn)總阻力損失為25倍動(dòng)壓頭。今有一臺(tái)離心泵，其性能為

qv=20m3/h,H=30.8見(jiàn)〃=0.62(最高效率點(diǎn)0.65),問(wèn)此泵能否

用？

解：如圖，選截面1—1、2—2,以1-1截面為基準(zhǔn)列柏努利方程式:

W〃14,y.

Pllrr2+y+Z4/l-2

Z,+—+—=Z2+

Pg2g-pg

Zi=0；z=20m；Pi=，2；

2w,=M2=0

H"Z2+Z%_2

管內(nèi)流速:

qv_18/3600

U=7T=3.1460-2x3.5-=2.27[m/s]

—d-——x(----------)2

441000

//c=22+1/i/1,2=20+25^-

227

=20+25

2x9.81

=26.6(

H=3O.8〃z>H,???可用

5、如圖所示，從水池用離心泵向高位槽送水，要求送水量為45mVh,總管路長(zhǎng)（包括當(dāng)量長(zhǎng)度）

150m,高位槽內(nèi)壓強(qiáng)19.62kPa（表壓），管路均為Xmm的光滑管，高位槽水面距水

池面高20m。水的密度為lOOOkg/m',粘度為1mPa?s。

求：泵的壓頭和軸功率（泵效率為65%）。

2

解:根據(jù)送水量,

可計(jì)算出管內(nèi)流體流速

q45/3600.....

〃=-----v--=—ri-------------=1-59Q[m/s]

工/IHx((J。

44

通過(guò)雷諾數(shù)判定管內(nèi)流動(dòng)類(lèi)型，從而確定摩擦系數(shù)的計(jì)算方法

_dup0.1x1.59x1000

Re=——=----------------------=159000>4000為湍流

0.001

。0.31640.3164八八「。

對(duì)于光滑管，湍流時(shí)：==