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moea_joint_essay 107年 [機械] 熱力學與熱機學、流體力學與流體機械

第 二 題

📖 題組:
五、有關離心泵,試問:(20 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

有一離心泵設計用來抽水如【圖 5】所示,試求離心泵可將水抽取的最大高度 H 為多少公尺? (計算至小數點後第 2 位,以下四捨五入)(11 分)
註:水池自由液面距海平面高度 300 公尺(在 1 大氣壓下,101.3 kPa ),水溫為 30 ℃(水的飽和蒸汽壓為 4.25 kPa),管路之管徑為 12.7 公分,離心泵的 NPSHR 為 2 公尺,流量為 0.0375 m3/sec,總水頭損失為 h_L = 5 V^2 / 2g,其中 V 為管內水流速度,g 為重力加速度。
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利用公式 NPSHA = P_atm/γ - H - h_L - P_v/γ,並設定 NPSHA ≥ NPSHR 計算出 H。

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已知:P_atm = 101.3 kPa,P_v = 4.25 kPa,NPSHR = 2 m,D = 0.127 m,Q = 0.0375 m^3/s。 水比重量 γ 約為 9.81 kN/m^3 (採用標準 g = 9.81 m/s^2)。

  1. 求管內流速 V:

小題 (一)

離心泵的:(1) NPSH;(2) NPSH Available (NPSHA);(3)NPSH Required (NPSHR) 分別代表意義為何?請說明之。(每小題 3 分,共 9 分)
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分別名詞解釋,說明防止穴蝕的條件。

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(1) NPSH (淨正吸入水頭, Net Positive Suction Head):指泵浦吸入口處之流體絕對總水頭,減去該工作溫度下流體之飽和蒸汽壓水頭。其值用來評估泵浦是否會發生穴蝕。 (2) NPSHA (系統可提供之淨正吸入水頭, NPSH Available):由安裝管路系統的設計配置與物理條件(如大氣壓力、水池高度、管路損失等)實際計算能提供給泵浦的可用 NPSH 值。 (3) NPSHR (泵浦所需之淨正吸入水頭, NPSH Required):由泵浦製造商經過測試後提供之最低 NPSH 值,為保證該泵浦在此流量運轉下不發生穴蝕所必需的最小水頭。系統設計時必須確保 NPSHA > NPSHR。

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