泵和风机习题答案市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx
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1、华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组作业反应出问题:作业反应出问题:1、对一些公式中、对一些公式中单位单位不明确:不明确:1-9求比转速求比转速ns。在计算比转速时候,流量单位应为。在计算比转速时候,流量单位应为m3/s,但题目中给出单位是,但题目中给出单位是m3/h,这时需进行单位换算。,这时需进行单位换算。2、工程概念工程概念不清楚,做完题目后没有进行思索:不清楚,做完题目后没有进行思索:1)1-7 求流量降低求流量降低20后转速,有部分同学求出转速比原先后转速,有部分同学求出转速比原先大,应该大,应该有明确概有明确概念,流量降低后,转速应该是降低;念,
2、流量降低后,转速应该是降低;2)转速只能为整数。)转速只能为整数。3)无因次参数无因次参数:同一类型风机,其性能所以不一样,是因为受到结构尺寸、转同一类型风机,其性能所以不一样,是因为受到结构尺寸、转速及介质密度影响,假如将风机性能参数中影响原因计量单位除去,则同一类型风速及介质密度影响,假如将风机性能参数中影响原因计量单位除去,则同一类型风机只有一组性能参数,只有一条曲线,因为机只有一组性能参数,只有一条曲线,因为参数没有因次参数没有因次,称为无因次性能参数。,称为无因次性能参数。4)有效功率:)有效功率:泵泵,扬程扬程;风机风机,全压全压 泵与风机泵与风机 Pumps and Fans P
3、umps and Fans第1页华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组3 3、没有掌握课堂所讲重点内容:、没有掌握课堂所讲重点内容:、没有掌握课堂所讲重点内容:、没有掌握课堂所讲重点内容:相同工况点相同工况点相同工况点相同工况点选取选取选取选取(1-7)(1-7)4 4、符号写法:正体(单位)和斜体(变量)区分。、符号写法:正体(单位)和斜体(变量)区分。、符号写法:正体(单位)和斜体(变量)区分。、符号写法:正体(单位)和斜体(变量)区分。Pa Pa;kW kW;m kPam kPa;5 5、重力加速度选择、重力加速度选择、重力加速度选择、重力加速度选择:g
4、=9.806 m/s g=9.806 m/s2 2:有效数字,对于不一样地点,取值应该有区分有效数字,对于不一样地点,取值应该有区分有效数字,对于不一样地点,取值应该有区分有效数字,对于不一样地点,取值应该有区分 6 6、解题要完整:叶轮型式;是否能正常工作、解题要完整:叶轮型式;是否能正常工作、解题要完整:叶轮型式;是否能正常工作、解题要完整:叶轮型式;是否能正常工作kg/m3泵与风机泵与风机 Pumps and Fans Pumps and Fans第2页华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组1 1 1 1、分析:离心风机吸入风道及压出风道直径均为、分析:
5、离心风机吸入风道及压出风道直径均为、分析:离心风机吸入风道及压出风道直径均为、分析:离心风机吸入风道及压出风道直径均为500mm500mm,送风量,送风量,送风量,送风量 q qV V=18500m=18500m3 3/h/h。试求风机产生全压及风机。试求风机产生全压及风机。试求风机产生全压及风机。试求风机产生全压及风机入口、出口出静压入口、出口出静压入口、出口出静压入口、出口出静压,设吸入风道总压力损失为设吸入风道总压力损失为设吸入风道总压力损失为设吸入风道总压力损失为700Pa700Pa,压出风道总阻力损失为,压出风道总阻力损失为,压出风道总阻力损失为,压出风道总阻力损失为400Pa400
6、Pa。(未计压出风道出口阻力损失)空气密度(未计压出风道出口阻力损失)空气密度(未计压出风道出口阻力损失)空气密度(未计压出风道出口阻力损失)空气密度 =1.2kg/m=1.2kg/m3 3。00112233pw1=700Papw2=400Pa提醒:提醒:风机全压:单位体积气体从风机进口截面经叶轮到风机出口截面所取得机械能;风机全压:单位体积气体从风机进口截面经叶轮到风机出口截面所取得机械能;风机全压:单位体积气体从风机进口截面经叶轮到风机出口截面所取得机械能;风机全压:单位体积气体从风机进口截面经叶轮到风机出口截面所取得机械能;风机静压:风机全压减去风机出口截面处动压(通常将风机出口截面处动
7、压作为风风机静压:风机全压减去风机出口截面处动压(通常将风机出口截面处动压作为风风机静压:风机全压减去风机出口截面处动压(通常将风机出口截面处动压作为风风机静压:风机全压减去风机出口截面处动压(通常将风机出口截面处动压作为风机动压)称为风机静压。机动压)称为风机静压。机动压)称为风机静压。机动压)称为风机静压。泵与风机泵与风机 Pumps and Fans Pumps and Fans第3页华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组解:取距风机吸入风道无穷远处为解:取距风机吸入风道无穷远处为0 00 0截面,风机入口、出口处罚别为截面,风机入口、出口处罚别为1 1
8、1 1、2 22 2截面,风机压出风道出口为截面,风机压出风道出口为3 33 3截面,设风机全压为截面,设风机全压为p p。1 1)列)列0 00 0及及3 33 3截面伯努利方程得:截面伯努利方程得:其中p00,00,p30,压出风道出口速度为:则风机全压为:泵与风机泵与风机 Pumps and Fans Pumps and Fans第4页华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组2 2 2 2)因为风机吸入管道和压出管道直径均为)因为风机吸入管道和压出管道直径均为)因为风机吸入管道和压出管道直径均为)因为风机吸入管道和压出管道直径均为500mm500mm500
9、mm500mm,所以风机进口和出口处速度分,所以风机进口和出口处速度分,所以风机进口和出口处速度分,所以风机进口和出口处速度分别为:别为:别为:别为:风机入口处和出口处动压为:风机入口处和出口处动压为:风机入口处和出口处动压为:风机入口处和出口处动压为:列列列列0 0 0 00 0 0 0及及及及1 1 1 11 1 1 1截面伯努利方程得:截面伯努利方程得:截面伯努利方程得:截面伯努利方程得:则风机则风机则风机则风机入口处静压入口处静压入口处静压入口处静压为:为:为:为:列列列列2 2 2 22 2 2 2及及及及3 3 3 33 3 3 3截面伯努利方程得:截面伯努利方程得:截面伯努利方程
10、得:截面伯努利方程得:则风机则风机则风机则风机出口处静压出口处静压出口处静压出口处静压为:为:为:为:泵与风机泵与风机 Pumps and Fans Pumps and Fans第5页华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组解法解法解法解法2 2:1 1)列)列0 00 0及及1 11 1截面伯努利方程得:截面伯努利方程得:列22及33截面伯努利方程得:则风机全压为:泵与风机泵与风机 Pumps and Fans Pumps and Fans第6页华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组1、试试求求输输水水量量qV=50m3/h时
11、时离离心心泵泵所所需需轴轴功功率率。设设泵泵出出口口压压力力表表读读数数为为255000Pa,泵泵入入口口真真空空表表读读数数为为33340Pa,表表位位差差为为0.6m,吸吸水水管管与与压压水水管管管径管径相同,离心泵总效率相同,离心泵总效率=0.62。解:因解:因为为吸水管与吸水管与压压水管管径相同,所以水管管径相同,所以该泵扬该泵扬程程为为:(m)轴功率轴功率(kW)注意问题:真空泵与风机泵与风机 Pumps and Fans Pumps and Fans第7页华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组2、有有 一一 台台 可可 把把 15冷冷 空空 气气
12、加加 热热 到到 170空空 气气 预预 热热 器器,当当 其其 流流 量量qm=2.957103kg/h时时,预预热热器器及及管管道道系系统统全全部部阻阻力力损损失失为为150kPa,假假如如在在该该系系统统中中装装一一台台离离心心风风机机,问问把把它它装装在在预预热热器器前前,还还是是装装在在预预热热器器后后(设设风风机机效效率率 =70%)?)?解:因解:因为风为风机全机全压压用来克服用来克服预热预热器及管道系器及管道系统统全部阻力全部阻力损损失,所以全失,所以全压压 p150 kPa 查查表得在表得在1atm下,下,15时时空气密度空气密度为为 170时时空气密度空气密度为为kg/m3
13、kg/m3 风风机机轴轴功率功率为为:注意:经济性分析-轴功率大小;测量流量:风机入口;泵出口;泵与风机泵与风机 Pumps and Fans Pumps and Fans第8页华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组测量流量时,对风机以进口流量计算,所以测量流量时,对风机以进口流量计算,所以当风机装在预热器前时:当风机装在预热器前时:(kW)当风机装在预热器后时:当风机装在预热器后时:(kW)因因为为Psh2 Psh1,即,即风风机装在机装在预热预热器后器后时时消耗消耗轴轴功率大,所以功率大,所以应应将将风风机装在机装在预热预热器前。器前。泵与风机泵与风机 P
14、umps and Fans Pumps and Fans第9页华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组1-11-1已知离心式水泵叶轮直径已知离心式水泵叶轮直径D D2 2=400mm=400mm,叶轮出口宽度,叶轮出口宽度b b2 250mm50mm,叶片,叶片厚度占出口面积厚度占出口面积8 8,流动角流动角 2 22020,当转速,当转速n n2135r/min2135r/min时,理论流时,理论流量量q qvTvT=240L/s=240L/s,求作叶轮出口速度三角形。,求作叶轮出口速度三角形。,求作叶轮出口速度三角形。,求作叶轮出口速度三角形。求作叶轮出口速
15、度三角形。求作叶轮出口速度三角形。解:出口圆周速度解:出口圆周速度u u2 2为:为:出口绝对速度径向分速v2r为:由径向分速度、圆周速度及流动角可作出速度三角形:绝对速度与圆周速度夹角为绝对速度与圆周速度夹角为绝对速度与圆周速度夹角为绝对速度与圆周速度夹角为进流角进流角进流角进流角;相对速度与圆周速度反方向夹角为;相对速度与圆周速度反方向夹角为;相对速度与圆周速度反方向夹角为;相对速度与圆周速度反方向夹角为流动角流动角流动角流动角,叶片切线,叶片切线,叶片切线,叶片切线与圆周速度反方向夹角为与圆周速度反方向夹角为与圆周速度反方向夹角为与圆周速度反方向夹角为叶片安装角叶片安装角叶片安装角叶片安
16、装角泵与风机泵与风机 Pumps and Fans Pumps and Fans第10页华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组1-4 某某前前向向式式离离心心风风机机叶叶轮轮外外径径D2500mm,转转速速n1000r/min,叶叶片片出出口口安安装装角角 2y120,叶叶片片出出口口处处空空气气相相对对速速度度w2 20m/s。设设空空气气以以径径向向进进入叶轮,空气密度入叶轮,空气密度 1.2kg/m3,试求该风机叶轮产生理论全压。,试求该风机叶轮产生理论全压。解:由题意得:解:由题意得:圆周速度圆周速度 (m/s)绝对速度周向分速度绝对速度周向分速度(m
17、/s)速度三角形如图所表速度三角形如图所表示:示:u2w2 2 理论全压为:理论全压为:pT u2 2u 1.226.1836.181136.63 (Pa)泵与风机泵与风机 Pumps and Fans Pumps and Fans第11页华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组有有一一离离心心式式水水泵泵,转转速速为为480r/min,总总扬扬程程为为136m时时,流流量量为为5.7m3/s,轴轴功功率率为为9860k,容容积积效效率率、机机械械效效率率均均为为92%,求求流流动动效效率率、理理论论流流量和理论扬程?(已知:水温为量和理论扬程?(已知:水温为t
18、=20时,水密度为时,水密度为=998.2kg/m3)解:解:由题意可得该泵有效功率为:由题意可得该泵有效功率为:(kW)效率为:效率为:流动效率为:流动效率为:实际流量除以理论流量就是容积效率;实际扬程除以理论扬程就是流动效率实际流量除以理论流量就是容积效率;实际扬程除以理论扬程就是流动效率泵与风机泵与风机 Pumps and Fans Pumps and Fans第12页华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组理论流量为:理论流量为:(m3/s)理论扬程为理论扬程为:(m)实际流量除以理论流量就是容积效率;实际扬程除以理论扬程就是流动效率实际流量除以理论流量
19、就是容积效率;实际扬程除以理论扬程就是流动效率泵与风机泵与风机 Pumps and Fans Pumps and Fans第13页华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组1-6 1-6 1-6 1-6 有一离心式风机,转速有一离心式风机,转速有一离心式风机,转速有一离心式风机,转速1450r/min1450r/min1450r/min1450r/min时,流量时,流量时,流量时,流量q q q qV V V V15m15m15m15m3 3 3 3/min/min/min/min,全压,全压,全压,全压p p p p1177Pa1177Pa1177Pa1177P
20、a(空气密度(空气密度(空气密度(空气密度 1.2kg/m1.2kg/m1.2kg/m1.2kg/m3 3 3 3)。今用同一送风机输送)。今用同一送风机输送)。今用同一送风机输送)。今用同一送风机输送 0.9kg/m0.9kg/m0.9kg/m0.9kg/m3 3 3 3烟气,烟气,烟气,烟气,全压与输送空气时相同,此时转速应为多少,其流量是多少?全压与输送空气时相同,此时转速应为多少,其流量是多少?全压与输送空气时相同,此时转速应为多少,其流量是多少?全压与输送空气时相同,此时转速应为多少,其流量是多少?解:当风机输送烟气时,由全压定律得:解:当风机输送烟气时,由全压定律得:解:当风机输送
21、烟气时,由全压定律得:解:当风机输送烟气时,由全压定律得:则输送烟气时转速为:按照现有电动机档次,取n1670r/min由流量定律得:泵与风机泵与风机 Pumps and Fans Pumps and Fans第14页华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组三、相同工况点与不相同工况点三、相同工况点与不相同工况点 相同工况点和不相同工况点区分相同工况点和不相同工况点区分 A和和B点点(表表征征了了泵泵在在同同一一转转速速下下不不一一样样工工况况点点)不不是是相相同同工工况况点点;A和和M点点【位位于于同同一一条条管管路路性性能能曲曲线线(其其顶顶点点未未位位于于
22、坐坐标标原原点点)上上,它它们们表表示示了了泵泵变变速速运运行行时时不不一一样样运运行行工工况况点点】亦亦不不是是相相同同工工况况点点;只只只只有有有有MM和和和和B B点点点点才才才才是是是是相相相相同同同同工工工工况点况点况点况点。在在同同一一条条相相同同抛抛物物线线上上点点为为相相同同工工况况点点;反反之之在在同同一一条条相相同同抛抛物物线线上上点点为为相相同同工工况况点点;反反之之 则则 不不 存存则则 不不 存存相相相相同同同同关关关关系系系系,不不不不能能能能用用用用百百百百分分分分比比比比定定定定律律律律进进进进行行行行相相相相同同同同换换换换算算算算。把把把把握握握握这这这这一
23、一一一点点点点(对对正正确确地地确确定定泵泵与与风风机机变速运行时运行工况点及其性能参数换算)变速运行时运行工况点及其性能参数换算)非常主要非常主要非常主要非常主要。MM 泵与风机泵与风机 Pumps and Fans Pumps and Fans第15页华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组【例例1-6】如如右右图图所所表表示示,某某台台可可变变速速运运行行离离心心泵泵,在在转转速速n0下下运运行行工工况况点点为为M(qVM,HM),当当降降转转速速后后,流流量量减减小小到到qVA,试确定这时转速。,试确定这时转速。【解解】确确定定变变速速后后运运行工况点行
24、工况点A(qVA,HA);过过A点作相同抛物线,求点作相同抛物线,求A点对应相同工况点点对应相同工况点B;利利用用百百分分比比定定律律对对A、B两两点点参参数数进进行行换换算算,以以确确定定满足要求转速:满足要求转速:将将qVA、HA代代入入下下式式以确定相同抛物线以确定相同抛物线k值;值;qVBHBHAqVMqVAqVHOH-qVHC-qVMAB泵与风机泵与风机 Pumps and Fans Pumps and Fans第16页华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组工况点 在一定转速下,每一个流量对应着一定扬程(全压)、轴在一定转速下,每一个流量对应着一定扬
25、程(全压)、轴功率及效率,这一组参数反应了泵与风机某种工作状态,功率及效率,这一组参数反应了泵与风机某种工作状态,简称简称工况工况;泵与风机是按照需要一组参数进行设计,由这;泵与风机是按照需要一组参数进行设计,由这组参数组成工况称为组参数组成工况称为设计工况设计工况,而对应与最正确效率点工,而对应与最正确效率点工况为况为最正确工况最正确工况。泵与风机性能曲线上每一点都表示泵与风机一个工况点。泵与风机性能曲线上每一点都表示泵与风机一个工况点。将管路性能曲线和泵与风机本身性能曲线用一样百分比尺将管路性能曲线和泵与风机本身性能曲线用一样百分比尺画在同一张图上,两条曲线交点即为泵与风机运行工况点,画在
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