过程流体机械计算题参考答案-第4章

第四章 泵

1．某化工厂需要三台水泵，其性能要求是第一台qv1=50 m/h，H1 =100 m，第二台qv2=400 m3/h，H2=40 m，

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第三台qv3 = 8000 m/h，H3 = 18 m，均选用n =1450 r/min的叶轮外径，试问叶轮交流电动机驱动，试问如何初选泵型？又若选出的第二台泵的扬程偏大，需要切割外径允许的最大切割量是多少？相应的流量、扬程和效率约降低多少？ 解： （1）

第一台qv1 = 50 m/h，H1 = 100 m， 第二台qv2 = 400 m/h，H2 = 40 m， 第三台qv3 = 8000 m/h，H3 = 18 m，

12V34333

3

均选用n = 1450 r/min。那么，根据式（4-38）：ns?3.65nq，

H第一台，

nS = 20。根据nS?30通常选择活塞式泵（169页，表4-4之上第3行），选用活塞泵。

第二台，

nS = 111，根据表4-4，选用离心泵。

第三台，

nS = 903，根据表4-4，选用轴流泵。

（2）nS2?110.92，那么由表4-3得： 叶轮外径允许的最大切割量为15%，即：

?D2?D2D??15%，2?0.85 D2D2????H??D2N??D2???0.72，2 ???0.61 4??0.85， ???D??H?DNqVD2?2??2??qV?D223则，流量降低15%，扬程降低27．75%，效率降低1．5％（依据表4-3，切割量每10%导致效率下降1%）。 2．某化工厂由储水池清水输送到高位水槽中，要求供水量为100 m/h。储水池至泵的高度为2.5 m，泵至

高位水槽的高度为26 m，其上装有带滤网的底阀1个，闸板阀1个，90°弯头2个，锥型渐缩过渡接管1个，压水管长40 m，其上装有止回阀1个，闸板阀1个，90°弯头2个，锥型渐扩过渡接管1个。要求选用恰当的水泵。 解：选定管道直径

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qvqv100m34qv?0.02778?由 v? 得： d? 其中 qv? 23600sA?d?v4一般取吸水管中流速 v1?1.0 则吸水管直径 d1?mm， v2?2.0 ss4qv40.02778??0.188 m，取外径为219 mm（内径210 mm）。 ?v1?14qv40.02778??0.133 m，取外径为159 mm（内径150 mm）。 ?v2?2出水管直径 d2?得到实际流速为： 吸水管中流速 v1?qvq0.02778m ?v2??0.884 2A?d1s??0.2144出水管中流速 v2?qvq0.02778m?v2??1.572 A?d2s??0.15244

（2）水泵所需扬程

① 吸水管阻力损失包括沿程阻力损失和局部阻力损失。查得局部阻力损失系数为：

带滤网的底阀 ??6.8，闸板阀 ??1.7，90°弯头 ??0.9，锥型渐缩过渡接管 ??0.9，??0.018

吸水管阻力损失为：

② 出水管阻力损失包括沿程阻力损失和局部阻力损失。查得局部阻力损失系数为：

止回阀 ??5.2，闸板阀 ??1.7，90°弯头 ??0.9，锥型渐扩过渡接管 ??0.9，??4.1 出水管阻力损失为：

③ 水泵所需扬程

④ 水泵选型

考虑一定的余量，水泵扬程为：1.08*H＝1.08×31=33.48 m

m3流量为： 1.13qv?1.13?100?113

hm3在单级离心泵型谱图上查得100-80-160，压头H = 34 m，流量 qv?120 ， n?1450 rp mh⑤ 校核

3．已知某化肥厂所选用的一台离心泵的性能为：

qv，（m3/h） 60 100 120 H(m) 24 20 16.5 NPSHr(m) 4 4.5 5 该厂当地的大气压头为10.35 mH2O，查得年平均25℃下的清水的饱和蒸汽压力pv = 3168 Pa，泵前得吸入装置是储水池至泵的高度5 m，吸入管径250 mm，管长20 m，沿程阻力系数为λ= 0.02，其中有带滤网底阀一个ζ= 8，闸板阀一个ζ= 0.12。90°弯管4个ζ= 0.88，锥型渐缩过渡接管一个ζ= 0.05。该泵的使

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用流量范围在80-120 m/h，试问该泵在使用时是否发生汽蚀？如果发生汽蚀，建议用户对吸入装置的设计应做什么改进，方可使其避免发生汽蚀？

解：由式（4－17）得到 NPSHa?PPA?V?ZAS??hAS?NPSHr ?g?gNPSHa?1035?3168?5?？

1000?9.81m3当 qV=120 时，容易发生汽蚀，因为此时 ?hAS 大，NPSHa 小，且 NPSHr 越大。

hm3m3取工况 qV=120 ，此时若不汽蚀，qV=80 也不会汽蚀。此时 NPSHr?5.0 m。

hh

会发生汽蚀。

改进方法： ① 将②

改为

；

③ 倒灌

④ 管路阻力损失减小 ⑤

第二种解法