《过程流体机械》补充习题及参考答案 第三章 离心压缩机习题 3-1 DA450-121 裂解气离心式压缩机,第一级叶轮外径D 2 =655mm,叶片出口安装角β A2=35°,出口叶片数 Z 2 =22, 出口绝对速度 C 2∝=200m/s,气流方向角α 2∝=21.1°, 叶轮工作转速 n=8400rpm. 求该级叶轮对每kg 气体所作的理论功H th (α 1=90°) 参考答案:① u 2 =287.94m/s ②φ r2=0.25 ③ H th =46886.9J/Kg 3-2 DA350-61 型离心式压缩机,第一级叶轮外径 D 2 =600mm,叶片出口安装角β A2=45°,出口叶片数Z=18 选用流量系数φ r2=0.248,叶轮工作转速 n=8600rpm,求第一级叶轮对每kg 气体所作的 叶片功H th (α 1=90°) 参考答案:① u 2 =270.04m/s ② H th =45845.8J/Kg 3-3 丙烯离心式制冷压缩机PLS-2000 的第三级叶轮,其叶片进出口速度分别为: C1=62.25m/s, α 1=90 °,C 2 =136.4m/s, α 2 =18 °24 ˊ, 叶轮工作转速 n=12000rpm, 进出口直径�1�7�1�7别为: D1=0.180m,D 2 =0.330m,求:叶轮给予500kg 有效流量的理论能量头H th 参考答案:① u 1 =113.04m/s u 2 =207.24m/s ②C u1 =0m/s C u2 =129.43m/s, ③ H th =26823.07J/Kg*500Kg=1.34×10 4 KJ 3-4 已知某离心式空气压缩机的第一级叶轮 D 2 =380mm, D 1 =202mm,,β A2=40°,Z=16,叶轮转速 n=13800rpm,流量系数φ r2=0.233,α 1=90°,求叶轮对单位质量气体所提供的理论能头 H th 及叶片 无限多时的理论能头H th∝ 参考答案:① u 1 =145.88m/s u 2 =274.6m/s ② H th∞=54454.68J/Kg ③ H th =44940.7J/Kg 3-5 一台离心式压缩机,一级叶轮的叶片功H th =45864J/kg,η pol=78%, 级的进口速度C j =74m/s, 出口速度C c =96m/s,轮阻损失系数β df =0.03,漏气损失系数β L=0.012,求实际耗功H tot 及H pol 、 H hyd 、 H l 、H df 参考答案:① H tot =47790.29 J/Kg ② H pol =37276.43J/Kg ③ H hyd =6717.57J/Kg ④H l =550.37 J/Kg ⑤H df =1375.92 J/Kg 3-6 已知丙烯C 3 H 6 的R=197.57J/Kg·k,k=Cp/Cv=1.1548,首级进口压力0.12MPa,温度为-41.7℃, 若选取 u 2 =235.6m/s,φ r2=0.31,β A2=50°,Z=24,β L+β df =0.04,η pol=0.76,试求:首级的压力 比ε =,级的出口压力Pout=(Pg:143) 参考答案:① H th =35505.6 J/Kg ② H tot =36925.8J/Kg ③ H pol =28063.6J/Kg ④ε =1.614⑤ Pout=0.19368 3-7 已知某压缩机的第四级进口容积流量Qin=1.543 m 3 /s,该级的D 2 =0.65m,u 2 =170m/s, β A2=30°,δ 2=4mm,φ r2=0.134,ρ 2/ρ 0=1.094,Z=22,试计算该级叶轮出口相对宽度,b2/D2= 该值是否符合要求(Pg:143) 参考答案:① τ =0.914 ② b2/D2=0.05106 ③∵ 0.025≤b2/D2≤0.065 ∴ 合理 3-8 已知某离心式空气压缩机的有效流量G=6.95Kg/s,漏气损失系数β L=0.013,轮阻损失系数β df =0.03,叶轮对单位质量气体作功H th =49895J/kg,试计算叶轮作功时消耗的理论功率N th 、漏气损 失功率N l 、轮阻损失功率N df 、总功率N tot 及叶轮对单位质量有效气体的总耗功H tot 。 参考答案:① N th =346.77KW ②N l =4.508KW ③N df =10.4KW ④N tot =361.678KW ⑤H tot =52040 J/Kg 3-9 已知空气的K=1.4,R=288.4J/kg·k, 叶轮实际耗功H tot =47829J/kg,级的进口温度t j =20℃流速 C j =31.4m/s,各关键截面的流速为:C 0 =92.8m/s, C 1 =109m/s, C 2 =183m/s, C 4 =69.3m/s, C 6 =69m/s,试求此级各关键截面的气流温度 参考答案:① T0=16.22℃ ② T1=14.60℃ ③ T2=51.28℃ ④ T4=65.49℃ ⑤ T6=65.5℃ 3-10 DA350-61 离心压缩机,按设计要求吸入流量Q j=350 m 3 /min,排出压力Pc=600kpa。但某厂 实际操作中吸入流量只有Q j=300 m 3 /min,排出压力P C =400~500kpa,试分析: (1) Q j、 P C 都达不到设计指标的主要原因是什么? (2) 在进口管线上加一台风机,能否使压缩机的流量提高 (3) 该压缩机冬天的质量流量比夏天大,原因是什么 3-11 某离心压缩机出厂前通过实验的方法得到了如下图所示的性能曲线,试叙述压力比、多变效 率和功率曲线是如何通过实验得来的画出实验装置简图 3-12 大作业,压缩机选型,课本上Pg:143 的练习题3、4、5。 第四章 离心泵 4-1 用一台离心泵从井水抽水,井水水面渐渐下降,问水面降到离泵中心轴线几米处,泵开始发 生汽蚀已知泵为2BA-6,流量为20m 3 /h,吸入管内径50mm,吸入管路阻力损失约为0.2m 液柱, (假设PA=Pa,[Hs]=7.2m) 参考答案:① C 0 =2.82m/s ② ∴(Zsu)allo=6.6m ,当水面降到离泵中心轴线约 6.6m 处,泵开始 发生汽蚀 4-2 用一台50B31 型泵由一水池向外输送20℃的水,在进水管中的流速为1.5m/s,而在进水管路 上的总阻力损失为 4m 水柱,求泵可安装在距液面多高如其它条件相同,但水温为 80℃时又怎 样安装已知20℃时,[Hs]=8m,80℃时饱和蒸汽压力为47359Pa 参考答案:① (Zsu)allo=3.885m , �1�7�1�7�1�7必须安装在距液面约3.9m 处,才不会发生汽蚀 ② [Hs]´=3.414m, (Zsu)allo=-0.7m, 即泵必须安装在距液面下0.7m 处,才不会发生汽蚀 4-3 有一离心泵,叶轮外径 D2=220mm,叶轮出口宽度 b2=10mm,叶片出口角β A2=22°,叶片阻塞 系数τ 2=0.95,转速n=2900r/min,理论流量QT∝=0.025m 3 /s,设液体径向流向叶轮(α 1=90°),求: U2,W2∝,C2∝及α 2,并计算叶片无限多时叶轮的理论扬程H T∝ 参考答案:① u 2 =33.4m/s ② Cr2∝=3.81 m/s ③ W2∝=9.64 m/s ④ C2∝=24.73 m/s ⑤α 2=8°25 ⑥ Cu2∝=24.46 m/s ⑦H T∞=817.08J/Kg=83.38 m 4-4 有一离心泵,叶轮外径D2=220mm,转速n=2980 r/min,叶轮出口叶片角β A2=38°,出口处的 径向速度Cr2∝=3.6m/s。设流体轴向流入叶轮,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H T∝为多少设叶片数Z=8,r1/r2=0.5,求有限叶片数时的理论扬程H T。设滑移系 数μ =0.756. 参考答案:① u 2 =34.33m/s ② H T∞=1020.36J/Kg=104.12 m ③ H T =771.4J/Kg=78.7 m 4-5 一台离心泵,输水时泵的允许吸上真空度[Hs]=5m,现用来输送ρ =700kg/ m 3 的汽油(粘度与 水相近),输送温度为20℃,汽油在20℃时的饱和蒸汽压为150mmHg,当地大气压为98066.5pa, 试求此时泵的允许吸上真空度为多少 参考答案:①[HS] =6.38 m 4-6 某离心泵输送密度为750 kg/ m 3 的汽油,实测得泵出口压力表读数为147100pa,入口真空表 读数为300mm 汞柱,两表测点的垂直距离为0.5m,吸入管与排出管的直径相同。试以液柱表示泵 的实际扬程。 参考答案:① HS=26 m 4-7 设某离心水泵流量 Q=0.025 m 3 /s,排出管压力表读数为 323730pa,吸入管真空表读数为 39240pa,表位差为0.8m,吸入管直径为100mm,排出管直径为75mm,电动机功率表读数为12.5kw, 电动机效率为 0.93,泵与电机采用直联,试计算离心泵的轴功率有效功率和泵的总效率各为多 少 参考答案:① H=381.8 J/Kg=38.96 m ②N e =9.545KW ③Ns=11.63KW ④ η =82.1% 4-8 有一离心泵,设计点参数为:扬程 H=100m,流量 Q=0.17 m 3 /s,轴功率 N=7.6kw,转速 n=2900r/min,现有一台 D2 为该泵 2 倍的相似泵,当转速 nˊ=1450r/min 时,求相似设计点参数 (Qˊ,Hˊ,Nˊ)各为多少 参考答案:① Qˊ=0.68m 3 /s, ② Hˊ=100m, ③ Nˊ=735.2KW 4-9 有一台转速为1450r/min 的离心泵,当流量Q=35m 3 /h 时的扬程H=62m,轴功率N=7.6kw,现 若流量增至Qˊ=52.5 m 3 /h,问原动机的转速应提高多少此时泵的扬程和功率各为多少 参考答案:① nˊ=2175 r/min, ② Hˊ=139.5m, ③ Nˊ=25.65 KW 4-10 大作业,离心泵选型,课本上Pg:191 的练习题1、2、3。