化工原理第2章流体输送机械典型例题题解

化工原理典型例题题解

第2章 流体输送机械

例1 离心泵的工作点

用某一离心泵将一贮罐里的料液送至某高位槽 ，现由于某种原因，贮罐中料液液面升高，若其它管路特性不变，则此时流量将（ ）。

A 增大

B 减少

C 不变

D 不确定

例 2 附图

例2 附图

解：该题实际上是分析泵的工作点的变动情况。工作点是泵特性曲线与管路特性曲线的交点，其中任何一

条特性曲线发生变化，均会引起工作点的变动，现泵及其转速不变，故泵的特性曲线不变。将管路的特性曲线方程式列出

2421212)(8v q g

d d l g P P Z Z H πζλρ++-+-= 现贮槽液面升高，1Z 增加，故管路特性曲线方程式中的截距项数值减小，管路特性曲线的二次项系数不变。由曲线1变为曲线2，则工作点由A 点变动至B 点。故管路中的流量增大，因此答案A 正确。

例2 离心泵压头的定义 离心泵的压头是指（ ）。 A 流体的升举高度； B 液体动能的增加； h m ,Q 3

m

,H e

C 液体静压能的增加；

D 单位液体获得的机械能。

解：根据实际流体的机械能衡算式

H e =(Z 2-Z 1)+(P 2-P 1)+(u 22-u 12)/2g+ΣH f

离心泵的压头可以表现为液体升举一定的高度(Z 2-Z 1)，增加一定的静压能(P 2-P 1)/(g ρ)，增加一定的动能(u 22-u 12)/(2g)以及用于克服流体流动过程中产生的压头损失ΣH f 等形式，但本质上离心泵的压头是施加给单位液体（单位牛顿流体）的机械能量J(J/N=m).故答案D 正确。

例3离心泵的安装高度H g 与所输送流体流量、温度之间的关系

分析离心泵的安装高度H g 与所输送流体流量、温度之间的关系。

解：根据离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r ，计算泵的最大允许安装高度的计算公式为

[][]5.0)()10(0+---=∑-r f v

g

NPSH H g P g P H ρρ (1) 首先分析离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r 的定义过程。在泵内刚发生汽蚀的临界条件下，泵入口处液体的静压能和动能之和(P 1,min /g ρ+u 12/2g)比液体汽化的势能(P v /g ρ)多余的能量(u k 2/2g+ΣH f(1-k))称为离心泵

的临界汽蚀余量，以符号(NPSH)C 表示，即 ∑-+=-+=)1(221min

,122)(K f K v c H g u g p g u g P NPSH ρρ (2) 由（2）式右端看出，流体流量增加，（NPSH ）C 增加，即必须的汽蚀余量(NPSH)r 增加。由（1）式可知，液体流量增加，泵的最大允许安装高度[]g H 应减少。根据(NPSH)C 的定义可知，当流量一定而且流动状态已进入阻力平方区时(u k 2/2g+ΣH f(1-k)，均为确定值)，(NPSH)C 只与泵的结构尺寸有关，故汽蚀余量是泵的特性参数，与所输送流体的蒸汽压P V 无关。由（1）式可知，若流体温度升高，则其P V 值增加，从而[]g H 应减小。

例4 离心泵的组合使用

现需用两台相同的离心泵将河水送入一密闭的高位槽，高位槽液面上方压强为1.5atm （表压强），高位槽液面与河水水面之间的垂直高度为10m ，已知整个管路长度为50m （包括全部局部阻力的当量长度），管径均为50mm ，直管阻力摩擦系数λ=0.025。单泵的特性曲线方程式为2

6100.150v e q H ⨯-=（式中H e 的单位为m ；q v 的单位为m 3/s ）。通过计算比较该两台泵如何组合所输送的水总流量更大。 解：泵的组合形式分为串联和并联，由此单泵的特性曲线方程写出串联泵和并联泵的特性曲线方程 26100.2100v e q H ⨯-=串 （1）

25105.250v e q H ⨯-=并 （2）

自河水水面至密闭高位槽液面列出管路特性曲线方程 g

u d l l g P Z H e e 22∑++∆+∆=λρ 将有关数据代入

81.92)050

.0785.0(050.050025.081.9100010013.15.110225⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+=v e q H 整理得：

2

5103.315.10v e q H ⨯+= （3）

若采用串联，联立方程（1）（3）得 )/(102.633s m q V -⨯=串

若采用并联，联立方程（2）（3）得

)/(103.835s m q V -⨯=并

可见，对于该管路应采用串联，说明该管路属于高阻管路。为了充分发挥组合泵能够增加流量，增加压头的作用，对于低阻管路，并联优于串联；对于高阻管路，串联优于并联。

例5 分支管路如何确定泵的有效压头和功率

用同一台离心泵由水池A 向高位槽Ｂ和Ｃ供水，高位槽Ｂ和Ｃ的水面高出水池水面Ａ分别为ＺB ＝25m,Z c =20m 。当阀门处于某一开度时，向Ｂ槽和Ｃ槽的供水量恰好相等，即ＶB ＝ＶC ＝4s l /。管段长度，管径及管内摩擦阻力系数如下：

管段 管长（包括Σl e ）,m 管径,mm 摩擦系数λ

ED 100 75 0.025

DF 50 50 0.025

DG 50(不包栝阀门) 50 0.025

求（1）泵的压头与理论功率；

（２）支管ＤＧ中阀门的局部阻力系数。

例 5 附图

解：（１）该问题为操作型问题，忽略三通Ｄ处的能量损失，自Ａ－Ａ截面至Ｂ－Ｂ截面列出机械能衡算式为 H e =Z B +g u d l 21211λ+g

u d l 22222λ ① 自Ａ－Ａ截面至Ｃ－Ｃ截面列出机械能衡算式为

H e =Z c +g u d l 21211λ+g

u d l 22222λ+g u 23ζ ② 按照①式和②式所求出的泵提供给单位流体的能量即压头是同一数值。因为ＤＧ支管中阀门的阻力系数是未知数，故按①式求泵的压头。首先计算出流速u 1,u 2,u 3

u 1=()213

410d V V c b π

-⨯+=()23075.0785.01044⨯⨯+-=1.8 (m/s)

u 2=223

410d V b π

-⨯=2

3050.0785.0104⨯⨯-=2.0 (m/s) u 3=233

410d V c π

-⨯=23050

.0785.0104⨯⨯-=2.0 (m/s) 将已知数据代入①式

H e =25+81.928.1075.0100025.02⨯⨯⨯+81

.920.2050.050025.02

⨯⨯⨯=35.6（m ） 理论功率 N e =H e V ρg

=35.6()⨯⨯+⨯-3104481.9103⨯=2793.9 (W)

⑵ 由①、②式可得

g

u g u d l Z g u d l Z C B 2222323332222ζλλ++=+ 所以 23

2u g =ζ（Z B +g u d l 22222λ-Z c -g u d l 22333λ） 将已知数据代入 2

0.281.92⨯=ζ（25-20）=24.5 例6 离心泵工作点的确定

用离心泵敞口水池中的水送往一敞口高位槽，高位槽液面高出水池液面5m ，管径为50mm 。当泵出口管路中阀门全开（17.0=ζ）时，泵入口管中真空表读数为52.6Kpa ，泵出口管中压力表读数为155.9Kpa 。已知该泵的特性曲线方程

251043.11.23V e q H ⨯-=

式中：H e 的单位为m ；q v 的单位为m 3/s 。试求：

⑴阀门全开时泵的有效功率；

⑵当阀们关小()80=ζ时，其他条件不变，流动状态均处在阻力平方区，则泵的流量为多少？

解：⑴忽略出口管压力表接口与入口管真空表接口垂直高度差，自真空表接口管截面至压力表接口管截面列机械能衡算式，并且忽略此间入口管与出口管管段的流体阻力损失。

g P P H e ρ12-==()81

.91000106.529.1553

⨯⨯+=21.3（m ） 将H e =21.3m 代入泵的特性曲线方程式，求取q v

q v =510

43.13.211.23⨯- =21035.0-⨯ (m 3/s) 管内流速 u=24d q v

π=2

2050.0785.01035.0⨯⨯=1.78 (m/s) 有效功率 N e =H e q v ρg

=21.3×0.35×10-2×9.81

=731.3（w ）

⑵ 阀门全开时，列出管路特性曲线方程式

H e =g u d l l z e 22

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+++∆∑ζλ 将已知数据代入

21.3=81.9278.117.0050.052

⨯⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+++∑e l l λ 解此式得 ()∑+e l l λ=5.03

当阀门关小（80=ζ）时，再列出管路的特性曲线方程式，并将已知数值代入

H e =81.92050.0785.080050.003.552

2⨯⎪⎭⎫ ⎝

⎛⨯⎪⎭

⎫ ⎝⎛++v q 整理，得 261039.25V e q H ⨯+= ①

泵特性曲线方程 251043.11.23V e q H ⨯-= ② 联立①②两式，解得 q v =0.27×10-2 (m 3/s)

可见，管路中阀门关小，使得流量减小了。

例7

某冬季取暖管线由某一型号的离心泵，加热器，散热器组成（如图），管路内循环水量为95m 3/h 。已知散热器的局部阻力系数为20 ，从散热器出口至泵入口之间管线长l BC =10m （包括当量长度），管内径为100mm ，摩擦系数为0.03。离心泵位于散热器入口A 处以下1m ，散热器出口水温40℃。在散热器入口A 处连接一高位水箱作为调节水箱。为了保证离心泵不发生汽蚀现象，求水箱的安装高度H 应为多少？该离心泵在输送流量下的允许汽蚀余量(NPSH)r =5.0m ，40℃水的饱和蒸汽压为7.38×103Pa 。

例7 附图

解：因高位水箱起控制A 点压强和补充水的作用，故由高位水箱至A 处管内流速很小，故A 处的压强可以表示为

P A =P a +H ρg （1）

自液面A 至泵入口B 的垂直高度0.1m 即为泵的安装高度

[]5.0)(----=∑-r B fA v A g NPSH H g

P g P H ρρ （2） 计算管内流速 u=21

.0785.0360095⨯⨯=3.4 （m/s ） =∑-B fA H g u d l 22⎪⎭⎫ ⎝⎛+ζλ=81.924.3201.01003.02⨯⎪⎭

⎫ ⎝⎛+⨯=13.55m （3） 将所有已知的数据代入（2）式中，得

5.0555.1381

.910001038.71.03

---⨯⨯-=-A P 解得 a A P P 510932.1⨯=

再由（1）式解得 H=9.37 （m ）

例8离心泵将真空锅中20℃的水通过直径为100mm 的管路，送往敞口高位槽，两液面位差10m ，真空锅上真空表读数为P 1=600mmHg ，泵进口管上真空表读数P 2=294mmHg 。在出口管路上装有一孔板流量计，孔板直径d 0=70mm ，孔流系数为C 0=0.7,U 形压差计读数R=170mm （指示液为水银，1ρ=13600Kg/m 3）。已知管路全部阻力损失为44J/Kg ，泵入口管段能量损失与动能之和为5J/Kg 。当地大气压为0.95×105N/m 2。求：⑴水在管路中的流速；

⑵泵出口处压力表读数P 3；

⑶若该泵的允许汽蚀余量为(NPSH)r =4.0m,泵能否正常运转？

例8 附图

P

解：⑴水在孔板孔径处的流速为u 0

u 0=ρP C ∆20

=()1000

81.9100013600170.027.0⨯-⨯⨯⨯ =4.5 (m/s) 根据连续性方程，在管路的流速 u=u 020⎪⎭

⎫ ⎝⎛d d =4.5×2

100070⎪⎭⎫ ⎝⎛ =2.2（m/s ） (2) 自真空锅液面至高位槽液面列出机械能衡算式 g

P P Z Z H A B a b e ρ-+

-=)(+ΣH f （A →B ） 将数据代入 )(6.2281

.94481.9100081.913600600.010m H e =+⨯⨯⨯+= 忽略压力表P 3与真空表P 2之间的高位差以及此间管段的流体阻力损失，则 g P P H e ρ23+=

所以

)/(1042.181

.913600600.081.910006.222523m N P g H P e ⨯=⨯⨯-⨯⨯=-=ρ

（3）计算泵的允许安装高度，20℃时水的饱和蒸气压a v P p 3103346.2⨯=

[]5.0)(----=∑-r B fA v A g NPSH H g

P g P H ρρ []m

H g 83.25.00.481.922.281.9581.91000103346.281.9100081.913600600.081.9100010013.1235-=--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯--⨯⨯-⨯⨯⨯-⨯⨯= 泵的实际安装高度为-3.0m ，小于允许安装高度，故泵能够正常工作。

化工原理第二章习题及答案解析

第二章流体输送机械 一、名词解释（每题2分） 1、泵流量 泵单位时间输送液体体积量 2、压头 流体输送设备为单位重量流体所提供的能量 3、效率 有效功率与轴功率的比值 4、轴功率 电机为泵轴所提供的功率 5、理论压头 具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量 6、气缚现象 因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象 7、离心泵特性曲线 在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线 8、最佳工作点 效率最高时所对应的工作点 9、气蚀现象 泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体 10、安装高度 泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离 11、允许吸上真空度 泵吸入口允许的最低真空度 12、气蚀余量 泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值 13、泵的工作点 管路特性曲线与泵的特性曲线的交点 14、风压 风机为单位体积的流体所提供的能量 15、风量 风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计 二、单选择题（每题2分） 1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（） Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少

Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大 Ｃ送水量增加，泵的轴功率不变 Ｄ送水量增加，泵的轴功率下降 A 2、以下不是离心式通风机的性能参数( ) Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B 3、往复泵适用于( ) Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合 Ｂ介质腐蚀性特别强的场合 Ｃ流量较小，扬程较高的场合 Ｄ投资较小的场合 C 4、离心通风机的全风压等于 ( ) Ａ静风压加通风机出口的动压 Ｂ离心通风机出口与进口间的压差 Ｃ离心通风机出口的压力 Ｄ动风压加静风压 D 5、以下型号的泵不是水泵 ( ) ＡＢ型ＢＤ型 ＣＦ型Ｄｓｈ型 C 6、离心泵的调节阀 ( ) Ａ只能安在进口管路上 Ｂ只能安在出口管路上 Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可 Ｄ只能安在旁路上 B 7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值 ( ) Ａ包括内能在内的总能量Ｂ机械能 Ｃ压能Ｄ位能（即实际的升扬高度） B 8、流体经过泵后，压力增大?p N/m2，则单位重量流体压能的增加为 ( ) A ?p B ?p/ρ C ?p/ρg D ?p/2g C 9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能 ( ) A 泵壳和叶轮 B 叶轮 C 泵壳 D 叶轮和导轮 C 10、离心泵停车时要 ( ) Ａ先关出口阀后断电 Ｂ先断电后关出口阀 Ｃ先关出口阀先断电均可 Ｄ单级式的先断电，多级式的先关出口阀 A 11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是 ( ) A 输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2O B 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2O C 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2O D 输送20℃，101325Pa空气，在效率最高时，全风压为100mmH2O D 12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关 ( ) Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度

化工原理课后答案(中国石化出版社)_第2章____流体输送机械剖析

2-l 在用常温水(其密度为1000kg/m3)测定离心泵性能的实验中，当水的流量为26m3/h时，泵出口压力表读数为 1.52×105Pa，泵入口处真空表读数为185mmHg，轴功率为2.45KW，转速为2900r/min。真空表与压力表两测压口间的垂直距离为400mm，泵的进、以口管径相等，两测压口间管路的流动阻力可 解： ×105Pa， 18∴ 41 m . ∴ 0。2-2 某台离心泵在转速为2950r/min时，输水量为18m3/h，压头为20m H 2 现因电动机损坏，用一转速为2900r/min的电动机代用，问此时泵的流量、压头和轴功率各为多少(泵功效率取60％)？ 解：转速变化后，其他参数也相应变化。

m 695.171829502900 '' 3=??? ? ??=??? ??=Q n n Q O m H n n H 22 2H 328.192029502900 ' '=??? ? ??=??? ??= kW g Q H Ne 55.16.0/81.91000328.193600695.17/ ' ' '=???==ηρ 2-3己知80Y-60型离心泵输送常温水时的额定流量Q ＝50m 3/h ，额定压头H ＝60mH 20，转速n ＝2950r/min ，效率V ＝64％。试求用该泵输送密度为700kg/m 3、 粘度为1mm 2/S 的汽油和输送密度为820kg/m 3、粘度为35mm 2/S 的柴油时的性能参数。 解：设常温下水的密度为：3/1000m kg =ρ，粘度为：cP 1=μ 输送汽油时： 汽油的运动粘度s mm s mm /20/1221<=ν，则粘度的影响可忽略。 h m Q Q /5031==∴，m H H 601==汽油柱，%641==ηη 输送柴油时： 柴油的运动粘度s mm s mm /20/35222>=ν，查图可得： %84=ηC ，%100=Q C ，%98=H C 则：h m QC Q Q /5015032=?== m HC H H 8.5898.0602=?==柴油柱 538.084.064.02=?==ηηηC kW g H Q N 22.121000538.081.98208.58360050 2 2222=????==∴ηρ 2-4 在海拔1000m 的高原上，使用一离心泵吸水，该泵的允许吸上真空高度

化工原理[第四版]习题解第二章流体输送机械

第二章 流体输送机械 离心泵特性 【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。 解 水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压） 压力表与真空表测压点垂直距离00.35h m = 管径..12035031d m d m ==， 流速 / ./(.) 122 1 540360015603544V q u m s d ππ == =? . ../.2 2 1212035156199031d u u m s d ???? ==?= ? ????? 扬程 2 2 2102M V p p u u Ηh ρg g --=++ ()(.)(.)....?--?-=++ ??3322 35010301019915603599579812981 ....m =++=0353890078393 水柱 【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3的水溶液，其他性质可视为与水相同。若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：(1)泵的压头（扬程）有无变化；(2)若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3)泵的轴功率有无变化。 解 (1)液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。（见教材） (2)液体密度增大，则出口压力表读数将增大。 (3)液体密度ρ增大，则轴功率V q gH P ρη = 将增大。 【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？ 解 (1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===331820 1000水柱， 有效功率 .e V P q gH W ρ== ???=18 1000981209813600

化工原理第2章流体输送机械典型例题题解

化工原理典型例题题解 第2章 流体输送机械 例1 离心泵的工作点 用某一离心泵将一贮罐里的料液送至某高位槽 ，现由于某种原因，贮罐中料液液面升高，若其它管路特性不变，则此时流量将（ ）。 A 增大 B 减少 C 不变 D 不确定 例 2 附图 例2 附图 解：该题实际上是分析泵的工作点的变动情况。工作点是泵特性曲线与管路特性曲线的交点，其中任何一 条特性曲线发生变化，均会引起工作点的变动，现泵及其转速不变，故泵的特性曲线不变。将管路的特性曲线方程式列出 2421212)(8v q g d d l g P P Z Z H πζλρ++-+-= 现贮槽液面升高，1Z 增加，故管路特性曲线方程式中的截距项数值减小，管路特性曲线的二次项系数不变。由曲线1变为曲线2，则工作点由A 点变动至B 点。故管路中的流量增大，因此答案A 正确。 例2 离心泵压头的定义 离心泵的压头是指（ ）。 A 流体的升举高度； B 液体动能的增加； h m ,Q 3 m ,H e

C 液体静压能的增加； D 单位液体获得的机械能。 解：根据实际流体的机械能衡算式 H e =(Z 2-Z 1)+(P 2-P 1)+(u 22-u 12)/2g+ΣH f 离心泵的压头可以表现为液体升举一定的高度(Z 2-Z 1)，增加一定的静压能(P 2-P 1)/(g ρ)，增加一定的动能(u 22-u 12)/(2g)以及用于克服流体流动过程中产生的压头损失ΣH f 等形式，但本质上离心泵的压头是施加给单位液体（单位牛顿流体）的机械能量J(J/N=m).故答案D 正确。 例3离心泵的安装高度H g 与所输送流体流量、温度之间的关系 分析离心泵的安装高度H g 与所输送流体流量、温度之间的关系。 解：根据离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r ，计算泵的最大允许安装高度的计算公式为 [][]5.0)()10(0+---=∑-r f v g NPSH H g P g P H ρρ (1) 首先分析离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r 的定义过程。在泵内刚发生汽蚀的临界条件下，泵入口处液体的静压能和动能之和(P 1,min /g ρ+u 12/2g)比液体汽化的势能(P v /g ρ)多余的能量(u k 2/2g+ΣH f(1-k))称为离心泵 的临界汽蚀余量，以符号(NPSH)C 表示，即 ∑-+=-+=)1(221min ,122)(K f K v c H g u g p g u g P NPSH ρρ (2) 由（2）式右端看出，流体流量增加，（NPSH ）C 增加，即必须的汽蚀余量(NPSH)r 增加。由（1）式可知，液体流量增加，泵的最大允许安装高度[]g H 应减少。根据(NPSH)C 的定义可知，当流量一定而且流动状态已进入阻力平方区时(u k 2/2g+ΣH f(1-k)，均为确定值)，(NPSH)C 只与泵的结构尺寸有关，故汽蚀余量是泵的特性参数，与所输送流体的蒸汽压P V 无关。由（1）式可知，若流体温度升高，则其P V 值增加，从而[]g H 应减小。 例4 离心泵的组合使用 现需用两台相同的离心泵将河水送入一密闭的高位槽，高位槽液面上方压强为1.5atm （表压强），高位槽液面与河水水面之间的垂直高度为10m ，已知整个管路长度为50m （包括全部局部阻力的当量长度），管径均为50mm ，直管阻力摩擦系数λ=0.025。单泵的特性曲线方程式为2 6100.150v e q H ⨯-=（式中H e 的单位为m ；q v 的单位为m 3/s ）。通过计算比较该两台泵如何组合所输送的水总流量更大。 解：泵的组合形式分为串联和并联，由此单泵的特性曲线方程写出串联泵和并联泵的特性曲线方程 26100.2100v e q H ⨯-=串 （1） 25105.250v e q H ⨯-=并 （2） 自河水水面至密闭高位槽液面列出管路特性曲线方程 g u d l l g P Z H e e 22∑++∆+∆=λρ 将有关数据代入 81.92)050 .0785.0(050.050025.081.9100010013.15.110225⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+=v e q H 整理得：

新版化工原理习题答案(02)第二章 流体输送机械

第二章 流体输送机械 1．用离心油泵将甲地油罐的油品送到乙地油罐。管路情况如本题附图所示。启动泵之前A 、C 两压力表的读数相等。启动离心泵并将出口阀调至某开度时，输油量为39 m 3/h ，此时泵的压头为38 m 。已知输油管内径为100 mm ，摩擦系数为0.02；油品密度为810 kg/m 3。试求（1）管路特性方程；（2）输油管线的总长度（包括所有局部阻力当量长度）。 解：（1）管路特性方程 甲、乙两地油罐液面分别取作1-1’与2-2’截面，以水平管轴线为基准面，在两截面之间列柏努利方程，得到 2e e H K Bq =+ 由于启动离心泵之前p A =p C ,于是 g p Z K ρ?+ ?==0 则 2 e e H Bq = 又 e 38H H ==m ])39/(38[2=B h 2/m 5=2.5×10– 2 h 2/m 5 则 22 e e 2.510H q -=?（q e 的单位为m 3/h ） （2）输油管线总长度 2e 2l l u H d g λ += 39π0.0136004 u ??????=? ? ?????????m/s=1.38 m/s 于是 e 22 229.810.138 0.02 1.38gdH l l u λ???+= = ?m=1960 m 2．用离心泵（转速为2900 r/min ）进行性能参数测定实验。在某流量下泵入口真空表 和出口压力表的读数分别为60 kPa 和220 kPa ，两测压口之间垂直距离为0.5 m ，泵的轴功率为6.7 kW 。泵吸入管和排出管内径均为80 mm ，吸入管中流动阻力可表达为2f,0113.0h u -=∑（u 1为吸入管内水的流速，m/s ）。离心泵的安装高度为2.5 m ，实验是在20 ℃，98.1 kPa 习题1 附图

第二章 流体输送机械 课后习题答案

第二章 流体输送机械习题 1. 在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26 m 3/h 时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152 kPa 和24.7 kPa ，轴功率为 2.45 kW ，转速为2900 r/min 。若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4 m ，泵的进、出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略不计。试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。 解： 在真空表和压强表测压口处所在的截面11'-和22'-间列柏努利方程，得 22 1122 12,1222e f p u p u z H z H g g g g ρρ-+++=+++∑ 其中：210.4z z m -= 41 2.4710()p Pa =-⨯表压 52 1.5210p Pa =⨯(表压) 12u u = ,12 0f H -=∑ 则泵的有效压头为： 5 21213 (1.520.247)10()0.418.41109.81 e p p H z z m g ρ-+⨯=-+=+=⨯ 泵的效率： 3 2618.4110100%53.2%1023600102 2.45 e e Q H N ρη⨯⨯= =⨯=⨯⨯ 该效率下泵的性能为： 326/Q m h = 18.14H m = 53.2%η= 2.45N kW = 2. 用某离心泵以40 m 3/h 的流量将贮水池中65 ℃的热水输送到凉水塔顶，并经喷头喷出而落入凉水池中，以达到冷却的目的。已知水在进入喷头之前需要

维持49 kPa 的表压强，喷头入口较贮水池水面高8 m 。吸入管路和排出管路中压头损失分别为l m 和5 m ，管路中的动压头可以忽略不计。试选用合适的离心泵，并确定泵的安装高度。当地大气压按101.33 kPa 计。 解：在贮槽液面11'-与喷头进口截面22'-之间列柏努利方程，得 22 1122 12,1222e f p u p u z H z H g g g g ρρ-+ ++=+++∑ 2 ,122e f p u H z H g g ρ-∆∆=∆+ ++∑ 其中：8z m ∆= 49p kPa ∆=20u ∆= ,12 156f H m -=+=∑ 3980/kg m ρ= 3 49108619.19809.81 e H m ⨯=+ +=⨯ 根据340/Q m h = ，19.1e H m =，输送流体为水，在IS 型水泵系列特性曲线上做出相应点，该点位于8065125IS ---型泵弧线下方，故可选用(参见教材113页），其转速为2900/min r ，由教材附录24(1)查得该泵的性能，350/Q m h =， 20e H m =，75%η=， 6.3N kW =，必需气蚀余量() 3.0r NPSH m = 由附录七查得65C 时，42.55410v p Pa =⨯ 泵的允许安装高度 ,01()a v g r f p p H NPSH H g ρ--=-- 10133025540 3.01980.59.81 -= --⨯ 3.88m = 3. 常压贮槽内盛有石油产品，其密度为760 kg/m 3，黏度小于20 cSt ，在贮存条件下饱和蒸气压为80 kPa ，现拟用65Y-60B 型油泵将此油品以15 m 3/h 的流量送往表压强为177 kPa 的设备内。贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5 m ，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1 m 和4 m 。试核算该泵是否合用。

南工大化工原理《二流体输送机械》练习题解答

《第二章流体输送机械》习题解答 1）某盛有液体的圆筒容器，容器轴心线为铅垂向，液面水平，如附图中虚线所示。当容器以等角速度ω绕容器轴线旋转，液面呈曲面状。试证明： ①液面为旋转抛物面。 ②。 ③液相内某一点（r，z）的压强。式中ρ为液体密度。解题给条件下回旋液相内满足的一般式为 （常 量） 取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0,P=P 0,∵C=P 故回旋液体种，一般式为 ①液面为P=P 的等压面 ，为旋转抛物面② 又 即：h = ∴H=2h

③某一点（r,Z）的压强P: 2）直径0.2m、高0.4m的空心圆桶内盛满水，圆筒定该中心处开有小孔通大气，液面与顶盖内侧面齐平，如附图所示，当圆筒以800rpm转速绕容器轴心线回旋，问：圆筒壁内侧最高点与最低点的液体压强各为多少？ 解 取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0, P=P 0,∴C=P 故回旋液体种，一般式为 B点： Z=0,r=R=0.1m, C点:Z=- 0.4m,r=0.1m, 3）以碱液吸收混合器中的CO 2 的流程如附图所示。已知：塔顶压强为 0.45at（表压），碱液槽液面与塔内碱液出口处垂直高度差为10.5m，碱液流量为10m3/h，输液管规格是φ57×3.5mm，管长共45m（包括局部阻力的当量管长），碱液密度，粘度，管壁粗糙度。试求：①输送每千克质量碱液所需轴功，J/kg。②输送碱液所需有效功率，W。 解①

,查得 ∴ ② 4）在离心泵性能测定实验中，以2 泵汲入口处真空度为220mmHg，以孔板流量计及U形压差计测流量，孔板的孔径为35mm，采用汞为指示液，压差计读 数，孔流系数，测得轴功率为1.92kW，已知泵的进、出口截面间的垂直高度差为0.2m。求泵的效率η。 解 5）IS65-40-200型离心泵在时的“扬程～流量”数据如下：

化工原理(第四版)模拟题解--第二章--流体输送机械

第二章流体输送机械 离心泵特性 【2-1】某离心泵用15C的水进行性能实验，水的体积流量为540m3/h，泵出口压力表 读数为350kPa，泵入口真空表读数为30kPa。若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为 350mm，吸入管与压出管内径分别为350mm及310 mm，试求泵的扬程。 解水在15 C 时］=995.7kg/m3，流量q V =540m3/h 压力表P M=：350kPa,真空表內-；OkPa （表压） 压力表与真空表测压点垂直距离h0=0.35m 管径d i =0.35m, d2 =0.31m L.亦需卜珈" 2 2 H 丸• P M-P V■ U2 -U1 e 2g cc 350x103—(d0x103) (1.99)2 _(1.56)2 = 0.35亠亠 995.7X9.81 2x9.81 = 0.35 38.9 0.078 =39.3m 水柱 视为与水相同。若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明: 泵的压头（扬程）有无变化；（2）若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；（3）泵的轴 功率 有无变化。 解（1）液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。（见教材） （2）液体密度增大，则出口压力表读数将增大。 （3）液体密度T增大，则轴功率P =% ：gH将增大。 【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h，扬程为20m（H 2O）。试求：（1）泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3；⑵ 若将泵的转速调节到1250r/min时，泵 的流量与扬程将变为多少？ 解(1)已知q V =18 m3 / h, H =20m 水柱，『=1000kg/m3 有效功率巳二q V TgH 竺1000 9.81 20 =981W 3600 流速U i q v 540 / 3600 = 1.56m /s 二 2 4di c C L 4 (0 . 35) 扬程 【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3的水溶液，其他性质可 (1)

化工原理——流体输送机械习题及答案

化工原理——流体输送机械习题及答案 第二章流体输送机械 一、选择与填空 1、离心泵的工作点是＿＿＿＿＿曲线与＿＿＿＿＿＿＿曲线的交点。 2、离心泵启动前需要先向泵内充满被输送的液体，否则将可能发生现象。而当离心泵的安装 高度超过允许安装高度时，将可能发生现象。 3、离心泵开动之前必须充满被输送的流体是为了防止发生＿＿＿＿。 A 汽化现象 B 汽蚀现象 C 气缚现象 D 气浮现象 4、用一气蚀余量为3m的离心泵输送处于沸腾状态下的塔底液体，若泵前管路的全部流动阻力 为1.5m液柱，则此泵的安装位置必须＿＿。 A 高于塔底液面4.5m的上方 B 高于塔底液面1.5m的上方 C 低于塔底液面4.5m的下方 D 低于塔底液面3.0m的下方 5、若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头，流量，效率，轴功率。 6、离心泵的调节阀开大时， A 吸入管路阻力损失不变 B 泵出口的压力减小 C 泵入口的真空度减小 D 泵工作点的扬程升高 7、某离心泵运行一年后发现有气缚现象，应。 A 停泵，向泵内灌液 B 降低泵的安装高度 C 检查进口管路是否有泄漏现象 D 检查出口管路阻力是否过大 8、离心泵的主要特性曲线包括、和三条曲线。 9、离心泵特性曲线是在一定下，用常温为介质，通过实验测定得到的。 10、离心通风机的全风压是指与之和，其单位为。 11、若离心泵入口真空表读数为700mmHg，当地大气压为101.33kPa，则输送上42℃水时（饱和蒸汽压为8.2kPa）泵内发生汽蚀现象。 12、若被输送的流体的粘度增高，则离心泵的压头、流量、效率、轴功率。 13、离心泵通常采用调节流量；往复泵采用调节流量。 14、离心泵允许汽蚀余量定义式为。 15、离心泵在一管路系统中工作，管路要求流量为Q e，阀门全开时管路所需压头为H e，而与相对应的泵所提供的压头为H m，则阀门关小压头损失百分数为％。 16、离心通风机的特性曲线包括、、和四条曲线。 17、往复泵的往复次数增加时，流量，扬程。 18、齿轮泵的特点是_，适宜于输送液体，而不宜于输送。 19、离心泵的效率η和流量Q的关系为（） A.Q增大，η增大 B.Q增大，η先增大后减小 C.Q增大，η减小 D .Q增大，η先减小后增大

化工原理输送机械习题(含答案)

2－1用泵将20℃水从敞口贮槽送至表压为2×105Pa 的密闭容器，两槽液面均恒定不变，各部分相对位置如图所示。输送管路尺寸为φ108×4mm 的无缝钢管，吸入管长为20m ，排出管长为100m （各段管长均包括所有局部阻力的当量长度）。当阀门全开时，真空表读数为30000Pa ，两测压口的垂直距离为0.5m ，忽略两测压口之间的阻力，摩擦系数λ可取为0.02。试求： (1)阀门全开时管路的流量(m 3⋅h － 1)； (2)泵出口压强表读数（Pa ）； (3)泵的压头（m ）； (4)若离心泵运行一年后发现有气缚现象，试分析其原因。 解：（1）阀门全开时管路的流量(m 3/h)； 在贮槽液面0-0´与真空表所在截面1-1´间列柏努利方程。以0-0´截面为基准水平面，有： ∑-+++=++10,1211020022f h g p g u z g p g u z ρρ 其中， 2121211 0,204.081 .921.02002.02u u g u d l l h f =⨯⨯⨯=⋅+⋅=∑∑-λ, z 0=0， u 0=0, p 0=0（表压）, z 1=2m, p 1=-30000Pa （表压） 代入上式，得： u 1=2.1m/s ， h m u d Q /5936001.21.04 4 322=⨯⨯= = π π (2)压强表读数（Pa ）； 在压力表所在截面2-2´与容器液面3-3´间列柏努利方程。仍以0-0´截面为基准水平面，有： ∑-+++=++ 32,32332 2 2222f h g p g u z g p g u z ρρ 81.922 1.21.01000 2.01000510201010002221.25.2⨯⨯⨯+⨯⨯++=++g g p g 解得， p 2=315588Pa （表压） （3）泵的压头（m ）； 在真空表与压力表所在截面间列柏努利方程，可得， m H g p p z z H f 7.35081.9100030000 3155885.0)(1212=+⨯++=+-+-=ρ （3）若离心泵运行一年后发现有气缚现象，原因是进口管有泄漏。 2－2如图所示，用某离心泵将水从一敞口水池输送到另一高位槽中，高位槽的压力为0.2kgf/m 2，要求送水量为每小时50 m 3，管路总长（包括所有局部阻力的当量长度）为150m ，吸入管和排出管路均Ф108×4mm 的光滑管，当Re=3000~106时，管路的摩擦系数λ