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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
??P／PT电水，泵的总效率??P／P?0.86，压力管道的损失?H?6m，电站的?0.91P水电st
静水头Hst?200m。为简单计，假定?H和H
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P值。
V②泵与水轮机的工作参数qV，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。
P?P?P2V水轮机轴功率＝?g(H??H)*q?
stV2TstV1PP?P?PV1V11水泵轴功率＝?g(H＋?H)*q／?
V＝qt=qt
V2240?P194*14*0.91*0.86??1.032
P?8206*10VV40?8*1.032?23.75MW
1?1.032(40?23.76)*1000q??9.39m3/s，qV1?6.71 m3/s
9.8*194*0.91P?VV2对水轮机：qV2?9.3m3/s?40?23.75?16.25MW，9；H2?194m， P轴P=P／?＝17.85MW，
水轴T对于泵：qV1?6.71m3/s；H1?206m，P=(PV?P)*?P＝(23.76-8)*0.86=13.55MW，1水P?15.76MW
轴V＝6.71*3600*14?3.38*10m3
5
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
p?22.16?104Pa，压力表中心高程Hm?88.7m，压力表所在钢管直径D?3.35m，电
站下游水位??84.9m，流量qv?33m/s，发电机功率Pg?7410kW，发电机效率
?g?0.966，试求水轮机效率及机组效率。
解：
pi?ici2 Ei?Zi???g2gqvpi22.16?1044?33??3.744 Zi?88.7，??22.612，ci?2???3.35?g1000?9.8D2422popo?oco?oco；而Zo?84.9，=0，=0 Eo?Zo???g?g2g2g3.7442H?Ei?Eo?88.7?84.9?22.612??3.8?22.612?0.715?27.127m
2?9.8水轮机的效率?t?Pg/?g?gqvH?7410/0.9667670.807??87.438%
9.8?33?27.1278772.871机组效率???g??t?0.966?0.874?0.844
三、某泵装置中，进口管直径Ds?150mm，其上真空表读数V?6.665?10Pa（500mmHg），出口管路直径Dp?125mm，其上压力表读数p?0.22MPa，压力表位置比真空表高1m，输送介质为矿物油，其密度??900kg/m3，泵的流量为qv?0.053m3/s，试求泵的扬程。
解：泵的扬程
46.665?1040.22?1061?0.053?420.053?42?H?h?V?M??1???()?()?222g900?9.8900?9.82g???0.125??0.15??1?1?7.557?24.943?(4.319)2?(2.999)22g?1?7.557?24.943?0.493?33.9932c2p?cs??
某泵装置中，进出口管直径相同D?150cm，进口真空表读数V?450mmHg，出口管路上压力表读数M?1.8kg·f/cm2，压力表位置比真空表高1m，输送介质为矿物油，其密度??900kg/m3，泵的流量为Q?53 L/s，试求泵的扬程。 答案：
2g ?1?6.8?20?0?27.8
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。 H?h?V?M?c2?cs2p13.6?4501.8?9.8?1041?0.053?420.053?42??1???()?()?22900900?9.82g???0.15??0.15??40?1.96?1000qvp601.307?103P????2.614?103W
?50P%
p103习题二
四、轴流转浆式水轮机某一圆柱流面D1=2m，n=150r/min，在某一流量下cm=4m/s。试求： a)当叶片转到使?b2=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cu2的部分又是多少？
b)为了获得法向出口，应转动叶片使?b2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cm2的动能，则上面两种情况下出口动能损失各为多少？ a)u2??D1n60???2?15060?15.708m/s
cu2?u2?cmctg10??15.708?4?ctg10???6.977m/s
22c2?cu6.9772?42?64.679?8.042m/s 2?cm?
2c264.679??3.300m 2g2?9.82cu6.97722??2.484m 2g2?9.8b)?b2?arctg4?14.287?
15.7082c242??0.816m 2g2?9.822cuc2c)回收的能量：?v??2?85%?3.30?2.484?0.321
2g2g22cuc2损失的能量： ?回收的能量?3.3?0.321?2.979或85%?2?2.111
2g2g4215%??0.122
2g
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
qv=0.013m3/s；扬程H=80m；转速n=2900r/min；叶轮密封环泄漏量?qv=0.0007m3/s；圆
盘摩擦功率?Pr=1.9kW；轴承与填料摩擦功率?Pm=0.2kW；另外给定了泵的几何尺寸：轮直径D=0.25m；出口宽度b2=6mm；叶片出口角?b2=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，cu1=0） c)滑移系数?、反作用度?
6.977?cu215.70810°?u24?cm2?c2?w2 a)???gqvHP?9.8?0.013?8010.5056??0.7004
1515?M?P?(?Pr??Pm)15?(1.9?0.2)??0.86
P15?q??h?qv0.013??0.95
qv??qv0.013?0.0007?0.7??0.857
?M?q0.86?0.95qvT0.013?0.0007??2.992 m/s
?D2b2??0.25?0.006?b)cm2??u2??D2n60??0.25?290060?37.961m/s
2.99223°?cm2?30.91237.961?cu2??c2??w2??u2 c)cu2??u2?cm2?ctg?2??37.961?2.992?ctg23??37.961?7.049?30.912
cu2?gH9.8?80??24.099 ?hu20.857?37.961??1??cu230.912?24.099?1??0.82 u237.96122222c2.5?31.562 ??cu2??cm2??30.912?2.992?964
2c2?2g??1?1u2cu2?g31.562?1??0.589
2?37.961?30.912或
??1?cu2?30.912?1??0.593 2u22?37.961
p103习题四
四、一台泵的吸入口径为200mm，流量为qv=77.8L/s，样本给定?Hv?=5.6m，吸入管路损失?Hs=0.5m。试求：
1）在标准状态下抽送常温清水时的Hsz值。
2）如此泵在拉萨（pa=64922.34Pa）使用，从开敞的容器中抽吸80℃温水，其Hsz值又为多少？
（注：80℃清水的pVa=47367.81Pa，?g=9530.44N/m3） 1）列进水池面与泵进口断面
pepscs2?Hsz?0????Hs ?g?g2gpapspapecs2?Hs??????Hsz???Hs
?g?g?g?g2gpepacs2Hsz??Hs??????Hs
?g?g2gcs?4qv4?77.8/1000??2.476 ?Ds2??0.222.4762Hsz?5.6??0.5?5.6?0.313?0.5?4.787
2g?p?pcs2pv??a?s 2）由汽蚀余量和真空度的定义：?ha?，Hs?????2g?ps?cs2pv? Hs????ha??2g??pacs2p[Hs]???[?h]?v
?2g?pacs2p?[Hs]????[?h]?v
?2g??pa[Hs]??[Hs]??pa??pa???pv??pv?
[Hs]??5.6?64922.3447367.81?10.33??0.249530.449530.44?5.6?6.81?10.33?4.97?0.24 ??2.65???Hs?Hsz??cs2pepa?????Hs??2.65?0.313?0.5??3.463m ?g?g2g
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?hcr=3.17m，最大流量工况?hcr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Hva=0.31m。试确定：
1）最优工况的比转速nq、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nq和S时应取总流量的二分之一）
1）nq?nqv/2H3/4?14501.36/21195.7259.9 ??71.207?3/416.7923.6543S?nqv/23/4?hcr?14501.36/21195.7??503.3 3/42.3763.17?cr??hcr3.17??0.0737 H43列进水池面与泵进口断面
pecs2?Hg???hw??2g
psps由汽蚀余量的定义
???cs2pvpp??ha????e?Hg?hw?v?2g???pp? Hg?e???h??hw?v???10.36?(3.17?0.3)?0.91?0.31?5.672）同前有
?H??p???h??h?egw??pv??10.36?(10.06?0.3)?0.91?0.31
??1.22
查看全文
false