第二章流体输送机械离心泵特性【2-1】某离心泵用 15 C 的水进行性能实验，水的体积流量为 540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为 30kPa 。

若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为 350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。

解 水在 15 C 时995.7kg/m 3，流量 q V 540m 3 / h压力表P M 350kPa,真空表g 30kPa （表压） 压力表与真空表测压点垂直距离 ％ 0.35m管径 d ! 0.35m, d 2 0.31m2d . u 2 q - 1.56d 22 2P M P V U 2 U 1Hh 。

2 -p 2g350 103 ( 30 103) 0.35 -995.7 9.81 0.35 38.9 0.078 39.3m 水柱【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3的水溶液，其他性质可视为与水相同。

若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明： （1）泵的压头（扬程）有无变化； （2）若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；（3）泵的轴功率 有无变化。

解（1）液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。

（见教材）（2） 液体密度增大，则出口压力表读数将增大。

（3）液体密度增大，则轴功率 P 乐gH 将增大。

【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为 18m 3/h , 扬程为20m （H 2O ）。

试 求：（1）泵的有效功率，水的密度为 1000kg/m3； （2）若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？解(1)已知 q v 18m 3 / h, H 20m 水柱，1000 kg /m 3有效功率P e q v gH ——1000 9.81 20 981W流速U 1q v 540/36001.56m /s 4d1 (0.35)220.35 0311.99 m / s扬程(1.99)2 (1.56)22 9.813600(2)转速 n i 1450r/min 时流量q vi 18m >h ，扬程 已 20m 巴0柱转速 n 2 1250r /min流量q v2q v1些18 n1250 15.5 m / h1450扬程H 2比2220125014.9m H 2O 柱1450管路特性曲线、工作点、等效率方程【2-4】用离心泵将水由敞口低位槽送往密闭高位槽，高位槽中的气相表压为 98.1kPa ,两槽液位相差4m 且维持恒定。

已知输送管路为45mmc 2.5mm ,在泵出口阀门全开的情况下，整个输送系统的总长为20m (包括所有局部阻力的当量长度)，设流动进入阻力平方区， 摩擦系数为0.02。

在输送范围内该离心泵的特性方程为H 28 6 105q V ( q V 的单位为m 3/s , H 的单位为m )。

水的密度可取为1000kg/m 3。

试求：(1)离心泵的工作点；(2)若在阀门开度及管路其他条件不变的情 况下，而改为输送密度为 1200 kg/m 3的碱液，则离心泵的工作点有何变化？故管路特性方程 H 14 3.23 105 q V 2离心泵特性方程 H 28 6 1050/25252 28 6 10 q v 14 3.23 10 qv得工作点下的流量与压头33q v 3.89 10 m /s , H 18.92m1200 kg/m 3的碱液时，泵特性方程不变，此时管路特性方程5 2H 12.33.23 10 qv将该方程与泵特性方程联立其中解 (1)管路特性方程2H H ° kq VA z 空498.1 3310 “ =14g10 9.818 l 习e 0 028 20 2g d 5u. u乙3.142 9.81 0.045两式联立(2)当改送密度为H 。

A z 空398.1 10 1200 9.8112.3流动进入阻力平方区，且阀门开度不变，则k 不变。

因此管路特性方程变为H 0k3.23 1055 2 5 228 6 10 q V 12.3 3.23 10 q V得新工作点下流量及压头' 3 3 'q V 4.12 10 m / s，H 17.78m【2-5】在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮C V / m3 s 100.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.008H /m2625.524.5232118.515.5128.5H o Z工作点的流量与扬程3 1q v / m s 00.0010.0020.0030.0040.005 0.0060.0070.008H /m 1010.51214.51822.6 2834.642.1工作点流量q vA30.0045 m/s，扬程H A 19.8m H2O（3）将工作点流量从q vA0.0045m/s调节到3q vc 0.0035m /s，泵的转速应由2900r / min 调水池经换热器送到另一敞口高位槽，如习题2-5附图所示。

已知高位槽液面比贮水池液面高出10m，管内径为75mm，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为流体流动处于阻力平方区，摩擦系数为0.03。

流体流经换热器的局部阻力系数为32。

离心泵在转速n 2900r /min时的H q v特性曲线数据见0 "■ ■L试求：（1）管路特性方程;已知 d 0.075m, I le （2）工作点的流量与扬程；（3）若采用改变转速的方法，使第3 33.5 10 m/s，应将转速调节到多少？（参看例2-3)。

(1) 管路特性方程 2H0 kq Vl e5 d4^8——0 03 9 81 . 单* 5.02 105 (0.075) (0.075)H 10 5.02 105 2q V 管路特性曲线的qv与H计算值如下400m 。

3转速变化小于20%，效率基本不变。

节到多少?将q vc0.0035 m 3/s 代入管路特性方程，求得H e 10 5.02 105 (0.0035)216.1 m H 2O等效率方程 HKq ：系数H e2qv e16.1(0.0035)21.31 106得等效率方程H 1.31 106q V31q V / m s0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.0045 H /m 01.315.2411.821 26.53q VD °.004m / s, H D 21 m H 2O流量为q ve 0.0035m 3/s 时的转速为n e n 。

％qVD2900 0.0035 2538r/min0.0042900 2538100 2900等效率方程的计算值如下从n 2900r /min 的泵特性曲线与等效率曲线的交点D ，得到n °n e n D10012.5%离心泵的并联及串联【2-6】若习题2-5第2问改为两台泵并联操作，管路特性曲线不变，试求泵工作点的流量与扬程。

解习题2-6附图中点A为工作点流量q V0.0053 m3 / s，扬程H 23.7m 水柱【2-7】若习题2-4第2问改为两台泵串联操作，管路特性曲线不变，试求工作点的流量与扬程。

解习题2-7附图中点A为工作点，流量q V0.0061 m3/s，扬程H 30.02m 水柱离心泵的安装高度【2-8】用型号为IS65 50 125的离心泵，将敞口水槽中的水送出，吸入管路的压头损失为4m，当地环境大气的绝对压力为98kPa。

试求：（1）水温20 C时泵的安装高度，（2）水温80 C时泵的安装高度。

解已知环境大气压力P。

98kPa （绝压）吸入管H f 4m（H2O），查得泵的汽蚀余量Al=2m最大允许安装高度为.. =P0 P V , ..H g允许= n H fg输送20 C水时，泵的安装高度H g 1.62m⑵80 C的水，饱和蒸气压P v 47.38kPa，密度971.8kg/m最大允许安装高度为（1） 20 C的水，饱和蒸气压p V23.38kPa ,密度 3998.2kg / m(98 23.38) 103998 2 9 811.62m习题2-6附图3H g 允许=21 PVh H f (98 47.38) 10 2 4 0.69mg允许g f 971.8 9.81输送80 C水时，泵的安装高度H g 0.69m【2-9】用离心泵将密闭容器中的有机液体送出，容器内液面上方的绝压为温度下液体的密度为850kg/m3，饱和蒸汽压为72.12kPa。

吸入管路的压头损失为 1.5m，所选泵的允许汽蚀余量为3.0m。

现拟将泵安装在液面以下 2.5m处，问该泵能否正常操作?解泵的最大允许安装高度H= P0 P V hH g允许hg(85 72 12) 103H f 3.0 1.5 2.96m850 9.81而头际安装冋度H g实 2.5m H g允，说明此泵安装不当，泵不能正常操作，会发生汽蚀现象。

为保证泵的正常操作，泵应至少安装在液面下方 3.5m或更低。

【2-10】用离心泵输送80 C热水，今提出如下两种方案(见习题案的管路长度(包括局部阻力的当量长度)相同，离心泵的汽蚀余量流程方案是否能完成输送任务？为什么？环境大气压力为101.33kPa。

大气压力p o 101.33kPa最大允许安装高度为第(1)方案的安装高度H g 1m85kPa。

在操作2-10附图)。

若两方h2m。

试问这两种解水在80 C时饱和蒸气压p V47.38kPa ,密度971.8kg / m3,汽蚀余量h 2m ,H g允许=7 hg(101 .33 47.38) 103971 8 9 81H f 3.66 H f第(2)方案的安装高度Hg7m，大于H g允许, 不能完成输送任务。

右 1 3.66 H f .贝U H f 4.66m水柱时可以用。

习题2-10附图3扬程 H 20 2.6822.68 m有效功率P e q v gH25 3600998.2 9.81 22.681540W 1.54 kW设泵的效率=0.65轴功率 P P_1.54_2.37 kW0.65选用离心泵 IS65 50 160其流量范围为15〜30m 3 /h ,扬程范围为35〜30m ,2.65〜3.71 kW ，汽蚀余量 h 2〜2.5m 。

离心泵的选用【2-11】用离心泵从江中取水送入贮水池内，池中水面高出江面20m ，管路长度(包括 局部阻力的当量长度)为45m 。

水温为 20 C,管壁相对粗糙度20〜25m 3/h 。

(1)试选择适当管径；(2)试选择一台离心泵。

訂。

.。

01。

要求输水量为解 20 C 水的998.2kg/m 3,1.004 10 3Pa s1 l e 45m ，d=0W1最大流量 q V 25m? / h (1)管径d从教材表1-3中选管路中水的流速u 2.5 m/ s选公称直径 65mm 的低压流体输送用焊接钢管 管径为 75.5mm 3.75mm ，内径 d 75.53.75 2 68mm最后计算流速C/ 25 / 3600 —d 2 — (0.068)2 441.91m/ s此流速在表1-4 中的 1.5〜3.0m/s 范围内(2)选离心泵扬程2u 2?H fReduu 2 0 Z 200.068 1.91 998.21.004 10 31.29 105查得0.0218H fl l e U 2d 2g45 0.0218 -0.068(1.匝 2.68 m9 81转速为2900r / min ,轴功率为0/d4 U"5/3600 0.0595m 59.5mm -2.5416.8m 3/h ，扬程为18m 。