《流体力学》典型例题20111120(4)

2019-01-12 18:46

空气的体积流量:

QV?u??d2?40.43??(0.4)2?5.08?m3/s? 44?150mm的吸水管以QV?60m3h的流量,从一个截面积远大于吸水

?例题22:如图所示,离心式水泵通过一内径d管截面积的敞口水池中吸水,并将水送至一水箱。设装在水泵入口处的真空计读数为

pv?4?104Pa。水池水面为大气压

pa,水力损失不计,试求水泵的吸水管高度Hs?

2pvdHspa211

解:选取自由液面1-1为零势能面,针对1-1截面和水泵入口截面2-2列伯努里方程:

2p1u12p2u2z1???z???g2g2?g2g

带入条件:z1?0,z2?Hs,u1?0,u2?4QV,p1?pa,p2?pa?pv,得 2?d2pp?pv1?4QV?0?a?0?Hs?a??2??g?g2g??d?2

2pv1?4QV?4?1041?4?60?Hs???2??3??4.03?m? 2??g2g??d?10?9.812?9.81?3600?3.14?0.15??例题23:离心泵吸水管路如图所示,已知管径d=250毫米,吸水管路全长L=10米,通过管路的流量为Q=80L/s,吸水井水面压强

?,泵进口处最大允许的真空度pv=0.7at。此管中带有单向底阀的吸水滤器一个,r/R=0.5p0=1at(1at=9.81×104Pa)

的90度弯头2个,泵入口前还有渐缩管一个(渐缩管出入口直径比为3/4)。问允许水泵的实际安装高度Hx为多少?(提示:水的运动粘度为?=1.007×106;若为湍流,沿程阻力系数可取?=0.03,带有单向底阀的吸水滤器局部阻力系数可取

。 ?1=8,90?角弯管局部阻力系数为?2=0.294,渐缩管的局部阻力系数为?3=0.06)

16

1z1pv1dHxp00z00

解:将吸水井水面和泵入口截面分别设为0-0和1-1截面,取0—0截面为基准面,列伯努里方程:

2p0u0p1u12z0???z1???hhwx (?0??1?1)

?g2g?g2g?p0p1?u12整理得: z1?z0????hwx (1) ????g?g?2gp0p?a(大气压相当的水头)其中:z1?z0?Hx(吸水高度);;u0?0; ?g?gpvp?p1p0p?a??1?g?g?g?g为泵入口截面真空度相当的水头;

4Q4?80?10?3??1.63ms 吸水管内的平均流速:u1?22?d??0.25ud1.63?0.25Re?1??404667?2320,吸水管内的流动为湍流;

?1.007?10?6吸水段上的总损失(包括沿程损失和局部损失):

2u12Lu1hwx?????id2g2g101.6321.632 ?0.03????8?0.294?2?0.06??0.252?9.812?9.81?0.1625?1.1712?1.3337mpvu12于是(1)式可以写为:Hx???h (2)

?g2gwx当泵进口处达到最大允许的真空度0.7at时,相应的吸水高度也为允许的最大值,于是由(2)式,得:

pvu120.7?981001.632Hx???hwx???1.3337?5.531?m? 3?g2g10?9.812?9.81 17


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