流体机械原理课后解答

流体机械原理课后解答（精选2篇）

流体机械原理课后解答 篇1

作业解答 p41习题一：

一、为了满足一个规划中的企业用电高峰的需要，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P1=8MW；10h为P2=40MW。假定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P／PT电水，泵的总效率P／P0.86，压力管道的损失H6m，电站的0.91P水电st静水头Hst200m。为简单计，假定H和H

为常数，其它损失忽略不计。假定该装置中水的总量为常数（上游无来水，下游不放水，并忽略蒸发泄漏），试求：①必需的P值。

V②泵与水轮机的工作参数qV，H，P水。③上游及下游水池的最小容积V。

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PP2V水轮机轴功率＝g(HH)*qstV2stV1T

PPPV1V11水泵轴功率＝g(H＋H)*q／P

V＝qt=qtV2VV2

40P194*14*0.91*0.861.032

P8206*10PV408*1.03223.75MW 11.032qV2(4023.76)*10009.39m3/s，qV19.8*194*0.916.71 m3/s 对水轮机：qV2水轴T4023.7516.25MW，9.39m3/s；H2194m，P轴P=P／＝17.85MW，对于泵：qV16.71m3/s；H1206m，P=(PVP)*P＝(23.76-8)*0.86=13.55MW，1水P15.76MW 轴V＝6.71*3600*143.38*10m3

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

5p22.16104Pa，压力表中心高程Hm88.7m，压力表所在钢管直径D3.35m，电站下游水位84.9m，流量qv33m/s，发电机功率Pg7410kW，发电机效率g0.966，试求水轮机效率及机组效率。

解：

piici2 EiZig2gqvpi22.161044333.744 Zi88.7，22.612，ci23.35g10009.8D2422poocopooco；而Zo84.9，=0，=0 EoZog2gg2g3.7442HEiEo88.784.922.6123.822.6120.71527.127m

29.8水轮机的效率tPg/ggqvH7410/0.9667670.80787.438%

9.83327.1278772.871机组效率gt0.9660.8740.844

三、某泵装置中，进口管直径Ds150mm，其上真空表读数V6.66510Pa（500mmHg），出口管路直径Dp125mm，其上压力表读数p0.22MPa，压力表位置比真空表高1m，输送介质为矿物油，其密度900kg/m3，泵的流量为qv0.053m3/s，试求泵的扬程。

解：泵的扬程

46.6651040.2210610.053420.05342HhVM1()()222g9009.89009.82g0.1250.151 17.55724.943(4.319)2(2.999)22g 17.55724.9430.49333.9932c2pcs

某泵装置中，进出口管直径相同D150cm，进口真空表读数V450mmHg，出口管路上压力表读数M1.8kg·f/cm2，压力表位置比真空表高1m，输送介质为矿物油，其密度900kg/m3，泵的流量为Q53 L/s，试求泵的扬程。答案：

2g 16.8200 27.8 四、一台送风机的全压为1.96kPa，风量为40m3/min，效率为50％，试求其轴功率。HhVMc2cs2p13.64501.89.810410.053420.053421()()29009009.82g0.1520.15401.961000qvp601.307103P2.614103W 50%50%

p103习题二

四、轴流转浆式水轮机某一圆柱流面D1=2m，n=150r/min，在某一流量下cm=4m/s。试求： a)当叶片转到使b2=10°时，作出口速度三角形。此时转轮出口水流的动能是多少？其中相对于cu2的部分又是多少？

b)为了获得法向出口，应转动叶片使b2为多少？此时出口动能又为多少？

c)设尾水管回能系数v=0.85，且假定尾水管只能回收相应于cm2的动能，则上面两种情况下出口动能损失各为多少？ a)u2D1n6021506015.708m/s cu2u2cmctg1015.7084ctg106.977m/s 22c2cu6.97724264.6798.042m/s 2cm 2c264.6793.300m 2g29.82cu6.977222.484m 2g29.8b)b2arctg414.287

15.7082c2420.816m 2g29.822cuc2c)回收的能量：v285%3.302.4840.321

2g2g22cuc2损失的能量： 回收的能量3.30.3212.979或85%22.111

2g2g4215%0.122

2g

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P=15kW；流量qv=0.013m3/s；扬程H=80m；转速n=2900r/min；叶轮密封环泄漏量qv=0.0007m3/s；圆盘摩擦功率Pr=1.9kW；轴承与填料摩擦功率Pm=0.2kW；另外给定了泵的几何尺寸：轮直径D=0.25m；出口宽度b2=6mm；叶片出口角b2=23°。试求： a)泵的总效率及水力、容积和机械效率。b)叶轮出口速度三角形。（不计叶片厚度，cu1=0）c)滑移系数、反作用度

6.977cu215.70810°u24cm2c2w2 a)gqvHP9.80.0138010.50560.7004

1515MP(PrPm)15(1.90.2)0.86

P15qhqv0.0130.95

qvqv0.0130.00070.70.857

Mq0.860.95qvT0.0130.00072.992 m/s

D2b20.250.006b)cm2u2D2n600.2529006037.961m/s 2.99223°cm230.91237.961cu2c2w2u2 c)cu2u2cm2ctg237.9612.992ctg2337.9617.04930.912

cu2gH9.88024.099 hu20.85737.9611cu230.91224.09910.82 u237.96122222c2.531.562 cu2cm230.9122.992964

2c22g11u2cu2g31.56210.589

237.96130.912或

1cu230.91210.593 2u2237.961

p103习题四 四、一台泵的吸入口径为200mm，流量为qv=77.8L/s，样本给定Hv=5.6m，吸入管路损失Hs=0.5m。试求：

1）在标准状态下抽送常温清水时的Hsz值。

2）如此泵在拉萨（pa=64922.34Pa）使用，从开敞的容器中抽吸80℃温水，其Hsz值又为多少？

（注：80℃清水的pVa=47367.81Pa，g=9530.44N/m3）1）列进水池面与泵进口断面

pepscs2Hsz0Hs gg2gpapspapecs2HsHszHs

gggg2gpepacs2HszHsHs

gg2gcs4qv477.8/10002.476 Ds20.222.4762Hsz5.60.55.60.3130.54.787

2gppcs2pvas 2）由汽蚀余量和真空度的定义：ha，Hs2gpscs2pv Hsha2gpacs2p[Hs][h]v

2gpacs2p[Hs][h]v

2gpa[Hs][Hs]papapvpv

[Hs]5.664922.3447367.8110.330.249530.449530.44 5.66.8110.334.970.24 2.65HsHszcs2pepaHs2.650.3130.53.463m gg2g

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hcr=3.17m，最大流量工况hcr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Hva=0.31m。试确定：

1）最优工况的比转速nq、空化比转速S、临界空化系数cr和允许的吸入高度是多少？ 2）最大流量工况的允许吸入高度是多少？（提示：计算nq和S时应取总流量的二分之一）

1）nqnqv/2H3/414501.36/21195.7259.9 71.2073/416.7923.6543Snqv/23/4hcr14501.36/21195.7503.3 2.3763.173/4crhcr3.170.0737 H43列进水池面与泵进口断面

pecs2Hghw2g psps由汽蚀余量的定义

cs2pvpphaeHghwv2gpp Hgehhwv 10.36(3.170.3)0.910.31 5.672）同前有 Hphhegwpv 10.36(10.060.3)0.910.31 1.22

流体机械原理课后解答 篇2

题6-5 图示为一钢制圆盘，盘厚b=50mm，位置Ⅰ处有一直径φ=50mm的通孔，位置Ⅱ处是一质量m2=0.5kg的重块。为了使圆盘平衡，你在圆盘上r=200mm处制一通孔。试求此孔德直径与位置。（钢的密度=7.8g/cm3）

解：解法一：先确定圆盘的各偏心质量大小

52m1b57.80.7648kg

m20.5kg

44设平衡孔质量 2d2mbb

根据静平衡条件

m1r1m2r2mbrb0

4mbrbcosbm1r1cos135m2r2cos21032.52kgmm

mbrbsinbm1r1sin135m2r2sin210104.08kgmm

mbrb(mbrbsinb)2(mbrbcosb)2109.04kgmm

由rb200mm

mb0.54kg

d在位置b相反方向挖一通孔

4mb42.2mm bb180tg1mbrbsinbmbrbcosb18072.66180282.66 

解法二：

由质径积矢量方程式，取 W2平衡孔质量 mbW

题6-7在图示的转子中，已知各偏心质量m1=10kg，m2=15kg，m3=20kg，m4=10kg，它们的回转半径分别为r1=40cm，r2=r4=30cm，r3=20cm，又知各偏心质量所在的回转平面的距离为l12=l23=l34=30cm，各偏心质量的方位角如图。若置于平衡基面Ⅰ及Ⅱ中的平衡质量mbⅠ及mbⅡ的回转半径均为50cm，试求mbⅠ及mbⅡ的大小和方位。

kgmm

作质径积矢量多边形如图6-5（b）mmWbrb0.54kg

量得 b72.6

解：解法一：先确定圆盘的各偏心质量在两平衡基面上大小

m2Ⅰ60m32060m34060m230m210kg m2Ⅱ5kg m3Ⅰkg m3Ⅱkg 9090903903根据动平衡条件(mbⅠrb)xmiricosim1r1cos120m2Ⅰr2cos240m3Ⅰr3cos300283.3kgcm(mbⅠrb)ymirisinim1r1sin120m2Ⅰr2sin240m3Ⅰr3sin30028.8kgcmmbrbⅠ(mbⅠrb)x2(mbⅠrb)y2mbⅠ同理

22（283.8）（28.8）284.8kgcm

(mbⅠrb)y(mbrb)Ⅰ284.8548 5.6kg

bⅠtg1(mbⅠrb)xrb50(mbⅡrb)xmiricosim4r4cos30m2Ⅱr2cos240m3Ⅱr3cos300359.2kgcm(mbⅡrb)ymirisinim4r4sin30m2Ⅱr2sin240m3Ⅱr3sin300210.8kgcmmbrbⅡ(mbⅡrb)x2(mbⅡrb)y2mbⅡ359.22210.82416.5kgcm

(mbⅡrb)y(mbrb)Ⅱ416.51145 7.4kg

bⅡtg(mbⅡrb)xrb50解法二：

根据动平衡条件

21m1r1m2r2m3r3mbⅠrb0

3312m4r4m2r2m3r3mbⅡrb0

33kgmm由质径积矢量方程式，取W10

作质径积矢量多边形如图6-7（b）

mm

mbⅠWmbⅡWm1WbⅠrbrb5.6kg

bⅠ6

7.4kg

bⅡ145 WbⅡW2Ⅱr1r4m4WbⅡθⅡbW2ⅠW3ⅡW1ⅠW4ⅡθⅠr3m2r2m3W3ⅠWbⅠb(a)图6-7(b)

题6-8图示为一滚筒，在轴上装有带轮。现已测知带轮有一偏心质量m1=1kg；另外，根据该滚筒的结构，知其具有两个偏心质量m2=3kg，m3=4kg，各偏心质量的位置如图所示（长度单位为mm）。若将平衡基面选在滚筒的端面，两平衡基面中平衡质量的回转半径均取为400mm，试求两平衡质量的大小及方位。若将平衡基面Ⅱ改选为带轮中截面，其他条件不变，；两平衡质量的大小及方位作何改变？

解：(1)以滚筒两端面为平衡基面时，其动平衡条件为

mbⅠrbⅠ3.51.59.5m1r1m2r2m3r30 11111114.59.51.5mbⅡrbⅡm1r1m2r2m3r30

111111以W2kgcmmm，作质径积矢量多边形，如图6-8（a），(b)，则

mbⅠWmbⅡWWbⅠWbⅡrbrb1.65kg，bⅠ138  0.95kg，bⅡ102（2）以滚轮中截面为平衡基面Ⅱ时，其动平衡条件为

mbⅠrbⅠ513m2r2m3r30 14.514.59.51.5mbⅡrbⅡm1r1m2r2m3r30

14.514.5以W2kgcmmm，作质径积矢量多边形，如图6-8（c），(d)，则

mbⅠWmbⅡWWbⅠrbrb22721440401.35kg

bⅠ159  0.7kg，bⅡ102WbⅡW2ⅠW3ⅠW2ⅠW1ⅠWbⅠW3ⅠWbⅠ(a)W1Ⅰ(b)(c)W2ⅠW3ⅠW2Ⅰ1138°WbⅠ°02210WbⅠ°159°W3ⅠW1Ⅰ(d)图6-8

题6-10如图所示为一个一般机器转子，已知转子的重量为15kg。其质心至两平衡基面Ⅰ及Ⅱ的距离分别l1=100mm，l2=200mm，转子的转速n=3000r/min，试确定在两个平衡基面Ⅰ及Ⅱ内的需用不平衡质径积。当转子转速提高到6000r/min时，许用不平衡质径积又各为多少？

解：（1）根据一般机器的要求，可取转子的平衡精度等级为G6.3，对应平衡精度A = 6.3 mm/s(2)n3000rmin

2n60314.16rads

e1000A20.05m

mrme1520.051040.03kgcm

可求得两平衡基面Ⅰ及Ⅱ中的许用不平衡质径积为

mⅠrⅠmrl22003020gcm

l1l2200100l11003010gcm

l1l220010060628.32rads mⅡrⅡmr(3)n6000rmin

2ne1000A10.025m

mrme1510.02510415kgcm

可求得两平衡基面Ⅰ及Ⅱ中的许用不平衡质径积为 mⅠrⅠmrl22001510gcm

l1l2200100l1100155gcm

l1l2200100mⅡrⅡmr题6-12在图示的曲柄滑块机构中，已知各构件的尺寸为lAB=100mm，lBC=400mm；连杆2的质量m2=12kg，质心在S2处，lBS2=lBC/3；滑块3的质量m3=20kg，质心在C点处；曲柄1的质心与A点重合。今欲利用平衡质量法对该机构进行平衡，试问若对机构进行完全平衡和只平衡掉滑块3处往复惯性力的50%的部分平衡，各需加多大的平衡质量（取lBC=lAC=50mm），及平衡质量各应加在什么地方？

解：（1）完全平衡需两个平衡质量，各加在连杆上C′点和曲柄上C″点处。平衡质量的大小为

mCm2lBS2m3lBClBC1240320405192kg mCmm2m3lABlAC1921220105448kg

（2）部分平衡需一个平衡质量，应加曲柄延长线上C″点处。

平衡质量的大小为

mB2m2lS2ClBC12238kg

mC2m2lBS2lBC1644kg

mBmB28kg

mCmC2m324kg

故平衡质量为