流体机械原理课后解答张克为

1、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髙峰的需要，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Pf8MW： 10h为P=40MWe假泄 该企业可以从电网中获得的电功率Pv是常数，已知：水轮机的总效率亏严仏/勺广。®, 泵的总效率 =P /P =0.86,压力管道的损失=电站的静水头H =200加。为P 水电st简单计，假立M和H为常数，其它损失忽略不计。假左该装置中水的总量为常数（上游 st无来水，下游不放水，并忽略蒸发泄漏），试求：必需的饬值。泵与水轮机的工作参 数, H , P. o上游及下游水池的最小

2、容积V。ZK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厂R = 4如吋=0&（丹” -皿）*%久40-£t 如=1.032 206*1040 + 8*1.0321 +1.032« 23.75 MWqV = 6.71 m3/s对 水 轮 机: 孤=9.39 m3/s : H: = 194/n , P =40-23.75 = 16.25 MW ,P.二P,/ 7=17.85 MW,对于泵:,=6.71013/8； Hx = 206m ,巴二(匕一人严久=(2376-8)*086二1355师V= 6.71* 3600

3、 *14 = 3.38*105m3二、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/9 = 22.16xlO4Pa,压力表中心髙程Hm = 88.7m,压力表所在钢管直径Q = 335m,电站下游水位V = 84.9m流量久=33m/s,发电机功率匕=7410 kW,发电机效率仏=0.966 ,试求水轮机效率及机组效率。 解：E, =Zr + 匕 +Pg2gZr =88.7,Pi _ 22.16x1(/pg 1000 x9.8qv 4x331 "fD2 _/t3352 4心 3.7442©=Z° + N +竺；而乙=84.9,Pg 2gj 1

4、=0Pg 2g3 74488.7 - 84.9 + 22.6I2+仆 E + 2260.7“27.27m水轮机的效率7 =P& / 仏 _7410/0.9667670.807pqH 一 9.8x33x27.127 ' 8772.871a 87.438%机组效率=亿=0.966 x 0.874 a 0.844三、某泵装置中，进口管直径=150 mm其上真空表读数V = 6.665xlO4Pa (500mmHg),出口管路直径0=125mm,其上压力表读数/ = 0.22MPa,压力表位置比真空表髙lm,输送介质为矿物汕，其密度p = 900kg/m3.泵的流量为绻=OO53m3/

5、s,试求泵的扬程。解：泵的扬程H =h + V + M +2gt 6.665 xlO4+ 900x9.80.22 xlO6H900x9.80.053x4/0.053x4一(71H2gLN0125,a 1 + 7.557 + 24.943 + (4.319)2 -(2.999)22g* 1 + 7.557 + 24.943 + 0.493 = 33.993某泵装置中，进出口管直径相同£） = 150cm,进口真空表读数V =450mmHg,岀口 管路上压力表读数A/ = 1.8kg f/cm2,压力表位置比真空表高lm,输送介质为矿 物油，其密度p = 900kg/m3,泵的流量为Q

6、= 53 L/s,试求泵的扬程。答案：H=h + V + M +7?1+13：6x450 + 1.8x9.8x10-+±900900x9.8 2g龙0.15龙0.15= 1 + 6.8 + 20 + 0= 27.8四.一台送风机的全压为，风量为40m3/min效率为50%,试求其轴功率。xl.96xl00050%1.307xl0350%-2.614x103Wpl03习题二四、轴流转浆式水轮机某一圆柱流而D=2m,沪150r/min,在某一流量下c,”=4m/s。试求：a）当叶片转到使0力二10°时，作出口速度三角形。此时转轮岀口水流的动能是多少其中相 对于c“2的部分又是多

7、少b）为了获得法向岀口，应转动【片丿V使Phl为多少此时出口动能又为多少c）设尾水管回能系数久二，且假肚尾水管只能回收相应于q”2的动能，则上而两种情况下岀口动能损失各为多少60严 2xl5O“57o 沁60cltl = u2 cinctg0° = 15.708 - 4xc/gl0° = -6.977 m/s c2 = Jc：2 + C： = >/6.9772 +42 = J64.679 = 8.042 m/s c； 64.679 2g 2x9.8=6'977 2 =2,484. 2x9.84b) pf. = arctg= 14.287°15.708

8、= 0.816 m2g 2x9.8C）回收的能量：1 55 一 85% x 3.30 2.484 一 0.3212g2g损失的能量:空-回收的能量=3.3 - 0.321 =2.979或85%笼 =2.1112g2g 15%. 1-= 0.1222g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/15kW；流量 qv =0.013m3/s：扬程 ¥80m：转速 n=2900r/min：叶轮密封环泄漏量/.二0 0007m3/s；圆 盘摩擦功率APr=：轴承与填料摩擦功率卑二;另外给泄了泵的几何尺寸：轮直径D二0. 25m： 出口宽度妇二6mm；叶片出口角Ph2 =23&#

9、176; °试求:a）泵的总效率及水力、容积和机械效率。b）叶轮岀口速度三角形。（不计叶片厚度，c“产0）C）滑移系数C7、反作用度。15“=-(乂.+吨=15-(19 + 02)=086= 0.95qv _0.013入 _ qv + Sqy _ 0.013+0.00070.86 x 0.95=0.8570.013 +0.00070.25 x 0.006= 2.992m/s7rD2n60n x 0.25 x 290060a 37.961 m. s/而二 4?u2x30.912H 7-37.961c) cri20C =u2-c,n2QDctgj32x =37.961 一 2.992 x

10、dg23。= 37.961 7(M9 =30.912= 24.099gH 9.8x80/hu20.857 x37.961= 0.82一 1养十 30 912 - 24.099 ik37.961+ <2oo = 30.9122 + 2.9922 = 964.5 = 31.562= 1-31.5622x37.961x30.912= 0.589P103习题四四.一台泵的吸入口径为200mm,流量为h78L/s,样本给上比二56m,吸入管路损失A/ v=0. 5m<» 试求：1）在标准状态下抽送常温淸水时的H昭值。2）如此泵在拉萨（几二）使用，从开敞的容器中抽吸80°C

11、温水，其H宾值又为多少（注：80 °C in水的巾二，席二m3）1）列进水池面与泵进口断面 比-H . =0 +厶+ = + /PS " PS 2g/J = 2k_2k = 2k_2L+H. +£L+ahvPS pg P8 PS ' 2g吒七菁w4 = 4 x 77.8/1000 = 2 476ttD; /rx02-H= 5.6 - 2476 -0.5 = 5.6 - 0.313 -0.5 = 4.787'2g2ft2）由汽蚀余量和真空度的定义：也=卜+字-丄,H；=£l_厶 丫 2g y/ YH =竝+出乂 _出7 2gyf7f和吟+詁

12、阳乡/= / +么一么一厶+厶/ / / /H f = 5.6 + 64922 34-10.33-L + q.2459530.449530.44=5.6 + 6.81-10.33 一 4.97 + 0.24=-2.65HS 唱七弋Z严-2.65 - 0.313 - 0.5 = -3.463 m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A/匕二3. 17m,最大流量工况A/匕为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二031m°试确泄：1）最优工况的比转速耳、空化比转速S、临界空化系数b纣和允许的吸入髙度是多少2）最大流量工况的允许吸入髙度是多少（提示：计算一和S时应取总流量的二分之一）1），罟=“.207 =摯q H'Z43