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。

若油泵位于贮槽液面以下1.2 m 处，问此泵能否正常操作?当地大气压按101.33 kPa 计。

解： 要核算此泵是否合用，应根据题给条件计算在输送任务下管路所需压头,e e H Q 的值，然后与泵能提供的压头数值比较。

由本教材的附录24 (2)查得65Y-60B 泵的性能如下：

319.8/Q m h =，38e H m =，2950/min r r =， 3.75e N kW =，55%η=，

() 2.7r NPSH m =

在贮槽液面11'-与输送管出口外侧截面22'-间列柏努利方程，并以截面

11'-为位能基准面，得

22

1122

12,1222e f p u p u z H z H g g g g

ρρ-+++=+++∑

其中，215z z m -= 10()p =表压 2177()p kPa =表压 120u u =≈

,12

145f H

m -=+=∑ 3760/kg m ρ=

将以上数值代入前述方程，得完成流体输送任务所需的压头为：

3177105533.74387609.81

e H m H m ⨯=++=<=⨯

所需流量3315/19.8/e Q m h Q m h =<=，符合要求。

由已知条件确定此泵是否合用应核算泵的安装高度，验证能否避免气蚀。

由柏努利方程，完成任务所需的压头： ,01()a v

g r f p p H NPSH H g

ρ--=

-- 3

(101.3380)10 2.710.847609.81

m -⨯=

--=-⨯ 泵的安装高度 1.2m -低于安装高度g H ，故此泵能正常使用。

4. 欲用例2-2附图所示的管路系统测定离心泵的气蚀性能参数，则需在泵的吸入管路中安装调节阀门。适当调节泵的吸入和排出管路上两阀门的开度，可使吸入管阻力增大而管内流量保持不变。若离心泵的吸入管直径为100 mm ，排出管直径为50 mm ，孔板流量计孔口直径为35 mm ，测得流量计压差计读数为0.85 mHg ，吸入口真空表读数为550 mmHg 时，离心泵恰发生气蚀现象，试求该流量下泵的气蚀余量和允许吸上真空度。已知水温为20 ℃，当地大气压为760 mmHg 。

解：查得20C 时，31000/kg m ρ=水 32.334610v p Pa =⨯ 1mPa s μ=⋅ 由

20135

()0.4950

A A ==，由教材(上册)第一章图1-33，得00.69C ≈ 可知，通过孔板流量计孔口的流速为：

0u C =

0.69=

10/m s =

由于各段体积流量相等。则出口管路中流体的速度为：

11

A u A =

，0.499.99 4.9/u m s =⨯= 校核雷诺数 5

113

0.05 4.91000Re 2.4510110

d u ρ

μ

-⨯⨯=

=

=⨯⨯，故0C 是常数。 水在进口管路中的流速 2

1504.9() 1.225/100

u m s =⨯= 气蚀余量 2

11()2v p p u NPSH g g

ρ-=+ 2

3

(760550)9.8113.62334.6 1.225109.8129.81

-⨯⨯-=+⨯⨯ 2.69m =

允许吸上真空度 33

13550109.8113.610'109.81

a s p p H g ρ--⨯⨯⨯⨯==⨯7.48m = 5. 用3B33A 型离心泵从敞口水槽中将70 ℃清水输送到它处，槽内液面恒定。输水量为35～45 m 3/h ，在最大流量下吸入管路的压头损失为1 m ，液体在吸入管路的动压头可忽略。试求离心泵的允许安装高度。

当地大气压98.1 kPa 。在输水量范围下泵的允许吸上真空度为6.4 m 和5.0 m 。 解：由附录查得操作条件下清水的饱和蒸汽压，将已知的'5S H m =换算后代

入2

101()2g s f u H H H g

-=--∑便可求出g H 。

由附录可知70C 时3977.8/kg m ρ=水，331.16410Pa ρ=⨯v

221000'(10)(0.24)a v

s s H O a H O p p H H g p ρρ⎡⎤=+---⨯⎢⎥⎢⎥⎣⎦

33

3

98.11031.1641010005(10)(0.24)977.89.819.8110977.8⎡⎤⨯⨯=+---⨯⎢⎥⨯⨯⎣⎦ 2.037m =

由此可知泵的允许装高度为2

1,01 2.30710 1.0372g S f u H H H m g

-=--=--=∑ 6. 用离心泵从敞口贮槽向密闭高位槽输送清水，两槽液面恒定。输水量为40 m 3/h 。两槽液面间垂直距离为12 m ，管径为1024mm mm φ⨯，管长(包括所有局部阻力的当量长度)为100 m ，密闭高位槽内表压强为9.81×104 Pa ，流动在阻力平方区，摩擦系数为0.015，试求：

(1) 管路特性方程； (2) 泵的压头。

解： (1）以贮槽液面为11'-，并作为位能基准面，以高位槽液面为22'-， 在11'-和22'-之间列柏努利方程，得：

2

,122e f p u H z H g g

ρ-∆∆=∆+

++∑ 其中：12z m ∆= 398.110p kPa ∆=⨯ 20u ∆= 代入上述数据可得：

3

,12,123

98.1101222109.81

e f f H H H --⨯=++=+⨯∑∑ 管路摩擦阻力损失：

22

,12

248(

)()2e

e e

f l l l l Q u H

d g d g d

λξλξπ-++=+=+∑∑∑∑∑

242

22

10080.015 1.689100.0940.0949.81

e e Q Q π=⨯

⨯=⨯⨯⨯(2e Q 以3/m s 为单位） 4222 1.69010e e H Q =+⨯

(2）将40/3600Q =代入以3/m s 为单位的计算式：

42

4022 1.69010(

)24.13600

H m =+⨯⨯= 7. 用水对某离心泵做实验，得到下列各实验数据：

泵输送液体的管路管径为φ76 mm×4 mm 、长为355 m(包括局部阻力的当量长度)，吸入和排出空间为常压设备，两者液面间垂直距离为4.8 m ，摩擦系数可取为0.03。试求该泵在运转时的流量。若排出空间为密闭容器，其内压强为129.5 kPa(表压)，再求此时泵的流量。被输送液体的性质与水的相似。

解：(1) 在贮水池液面和输水管出口内侧列柏努利方程，得

2

,122e f p u H z H g g

ρ-∆∆=∆+

++∑ 其中： 4.8z m ∆= 10u = 22

4e

Q u d

π=

(2e Q 以3/m s 为单位）

0p ∆= 2

,12

()

2e f l l u H d g

λ-+=∑ 由此可得到管路特性方程：

()()2

233163554.80.037642102764210e e Q H g π--⎡⎤⎢⎥=++⨯⎢⎥-⨯⨯⎡

⎤-⨯⨯⎣⎦⎣

⎦ 524.8 1.684210e Q =+⨯ (1）

泵的性能参数见表1。由表1的数据绘制如下的管路特性曲线，两曲线的焦点即为泵的工作点，此时336.6710/Q m s -=⨯即400/min L

(2）在贮水池液面和管路出口液面上方之间列柏努利方程，得

2

2()

22e e l l p u u H z g g d g

λρ+∆∆=∆+++∑ 其中：3129.510p Pa ∆=⨯， 10u =， 22

4e

Q u d π=

， 4.8z m ∆= 2332

16129.510355

4.8(0.03)109.810.0682e e Q H g d

π⨯=++⨯⨯⨯ 5218.0 1.684210e Q =+⨯

重复(1)绘制管路特性曲线的步骤，数如由表(1)最后一行所示。此管路特性曲线与泵特性曲线交点即为新的工作点。

335.2010/Q m s -=⨯310/min L =

表1离心泵的性能参数

0100200300400500

H /m

Q /(L/min)

习题7附图

8. 用两台离心泵从水池向高位槽送水，单台泵的特性曲线方程为

6225110H Q =-⨯；管路特性曲线方程可近似表示为5210110e e H Q =+⨯，两式中

Q 的单位为m 3/s ，H 的单位为m 。

试问两泵如何组合才能使输液量大? (输水过程为定态流动)

解： 两泵并联时，流量加倍，压头不变，故并联泵的特性曲线方程为：

H 并62

621102525 2.5104

Q Q ⨯=-=-⨯ 令e H H =并，可求得并联泵的流量，即52621011025 2.510Q Q +⨯=-⨯， 解得30.00655/Q m h =

两台泵串联时，流量不变，压头加倍，故串联泵的特性曲线方程为

H 串62622(25110)50210Q Q =-⨯=-⨯

同理，52621011050210Q Q +⨯=-⨯，解得30.00436/Q m h = 结果表明，并联泵的流量高于串联泵的流量。

9. 现采用一台三效单动往复泵，将敞口贮罐中密度为1250 kg/m 3的液体输

送到表压强为1.28×106 Pa 的塔内，贮罐液面比塔入口低10 m ，管路系统的总压头损失为2 m 。已知泵的活塞直径为70 mm ，冲程为225 mm ，往复次数为200 min -1，泵的总效率和容积效率分别为0.9和0.95。试求泵的实际流量、压头和轴功率。

解： (1) 三效单动往复泵的实际流量3V r Q ASn η= 其中，V η为泵的容积效率，其值为0.95，2220.070.003854

4

A D m π

π

=

=

⨯=

0.225S m =，1200min r n -=

所以，330.950.003850.2252000.494/min Q m =⨯⨯⨯⨯=

(2) 在贮罐液面11'-及输送管路出口外侧截面22'-间列伯努利方程，并以贮罐液面为位能基准面，得

22

1122

12,1222e f p u p u z H z H g g g g

ρρ-+++=+++∑

其中，10z = 210z m = 10p =(表压) 62 1.2810p Pa =⨯(表压)

10u ≈ 20u = ,122f H m -= 31250/kg m ρ=

所以6

1.2810102116.412509.81

e f p H z H m g ρ∆⨯=∆++=++=⨯ 管路所需的压头应为泵所提供，所以泵的压头为116.4 m 。 (3) 往复泵的轴功率计算与离心泵相同，则

116.40.494125013.0510*******.9

HQ N kW ρη⨯⨯=

==⨯⨯ 10. 已知空气的最大输送量为14500 kg/h ，在最大风量下输送系统所需的风压为1.28×106 Pa(以风机进口状态计)。由于工艺条件的要求，风机进口与温度为40 ℃、真空度为196 Pa 的设备连接。试选择合适的离心通风机。当地大气压强为93.3 kPa 。

解：由题知，14500/Q kg h = 1600T H Pa =

由附录25知可采用4－72－11No.8 C 型离心通风机，性能如下： 2000/min r r =，1941.8p Pa =，314100/Q m h =，91%η=，10.0N kW =

11. 15 ℃的空气直接由大气进入风机，再通过内径为800 mm 的水平管道送到炉底，炉底的表压为10.8 kPa 。空气输送量为20000 m 3/h(进口状态汁)，管长为100 m(包括局部阻力的当量长度)，管壁绝对粗糙度可取为0.3 m 。现库存一台离心通风机，其性能如下表所示。核算此风机是否合用?当地大气压为101.33 kPa 。

转速/(r/min) 风压/Pa 风量/( m 3/h)

1450 12650 21800

解：离心机的风速为： 2

2000011.05/(36000.8)

4

u m s π

=

=⨯

⨯

查得15C 时，51.8110u Pa s -=⨯，31.2/kg m ρ= 则 5

5

0.811.08 1.2Re 5.86101.8110

du ρ

μ

-⨯⨯==

=⨯⨯ 又

0.3

0.00375800

d

ε

=

= 查Moody 图知，0.017λ=

其阻力损失压降 22

10011.050.017 1.2155.6820.82

f l u R Pa d λρ

==⨯⨯⨯= 全风压 2

21()2

T f u H P P R ρ=-+

+

2

3

1.211.0510.810155.6811029126502

⨯=⨯+

+=< 风量 32000021800/Q m h =<(符合）

由上面分析，此风机合用。

12. 某单级双缸双动空气压缩机，活塞直径为300 mm ，冲程为200 mm ，每分钟往复480次。压缩机的吸气压强为9.807×104 Pa ，排气压强为34.32×104 Pa 。试计算该压缩机的排气量和轴功率。假设汽缸的余隙系数为8%，排气系数为容积系数的85%，绝热总效率为0.7。空气的绝热指数为1.4。

解：往复压缩机的排气量，min 4r d V ASn λε=⨯⨯⨯ 其中：220.344A d π

π

==⨯，0.2S m =，480r n =次/min

0.85d λ=，18%92%η=-=

将此数据代入上式可得到：

23min 0.30.2480492%85%21.22/min 4V m π

=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=

所需的轴功率：

211min 311()()1/16010p N p V p κκκ

ηκ-⎡⎤=-⨯⎢⎥-⨯⎣⎦ 其中：3198.0710p Pa =⨯

1.43

1.4131.434.32198.071021.22()()1/0.71.4198.076010N -⎡⎤=⨯⨯⨯⨯-⨯⎢⎥-⨯⎣⎦ 71.9kW =

13. 用三级压缩把20℃的空气从98.07×103 Pa 压缩到62.8×103 Pa ，设中间冷却器能把送到后一级的空气冷却到20 ℃，各级压缩比相等。试求：

(1) 在各级的活塞冲程及往复次数相同情况下，各级汽缸直径的比;

(2) 三级压缩所消耗的理论功(按绝热过程考虑，空气的绝热指数为1.4，并以l kg 计)。

解：(1）每级的压缩比x 可由下式计算：

4

x===

则有1

2

4

V

V

=，2

3

4

V

V

=，即

123

::16:4:1

V V V=

所以

123

::4:

d d d=

(2) 21

11

1

3

()()1

1

p

W p V

p

κ

κ

κ

κ

-

⎡⎤

=-

⎢⎥

-⎣⎦

其中：3

1

98.0710

p Pa

=⨯，5

2

62.8010

p Pa

=⨯，

1

1

1.2

V=， 1.4

κ=代入上式得

1.41

5

331.4

3

3 1.462.810

98.07100.833()()1

1.4198.0710

W

-

⨯

⎡⎤

⨯⨯

=⨯⨯⨯⨯-

⎢⎥

-⨯

⎣⎦

417.1/

kJ kg

=

化工原理答案第二章 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00.35 h 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===33 1820 1000水柱， 有效功率 .e V P q gH W ρ== ???=18 1000981209813600

第二章_流体输送机械习题

第二章流体输送机械习题 试题1： 离心泵的主要部件有（）、（）和（）。 答案与评分标准 叶轮，泵壳，轴封装置（每空1分，共3分） 试题2： 离心泵的主要性能参数有（1）、（2）、（3）、（4）、（5）等。 答案与评分标准 （1）流量（2）压头（3）轴功率（4）效率 （5）气蚀余量（每空1分，共5分） 试题3： 离心泵特性曲线包括、、和三条曲 线。它们是在一定下，用常温为介质，通过实验测 得的。 答案与评分标准 H-Q N-Q η-Q 转速清水（每空1分，共5分） 试题4： 离心泵的压头（又称扬程）是指，它的单位是。 答案与评分标准 泵对单位重量（1N）液体所提供的有效能量（3分）m （1分）（共4分） 试题5： 离心泵安装在一定管路上，其工作点是指 答案与评分标准 泵的特性曲线和管路特性曲线的交点。（2分）

若被输送的粘度大于常温下清水的粘度时，则离心泵的压头、 流量、效率、轴功率。 答案与评分标准 减小，减小，下降，增大（每个1分，共4分） 试题7： 离心泵启动前应出口阀；旋涡泵启动前应出口阀。 答案与评分标准 关闭，打开（每空1分，共2分） 试题8： 离心泵将低位敞口水池的水送到高位敞口水槽中，若改送密度为1200Kg/m3, 而其他性质与水相同的液体，则泵的流量、压头、 轴功率。 答案与评分标准 不变，不变，增大（每空1分，共3分） 试题9： 管路特性曲线的形状由和来确定，与离心泵的性能。 答案与评分标准 管路布置，操作条件，无关（每空1分，共3分） 试题10： 离心泵通常采用调节流量；往复泵采用调节流量。 答案与评分标准 出口阀门，旁路（每空1分，共2分） 试题11： 离心泵气蚀余量的定义式为

化工原理第二章习题及答案

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/ C p/g 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 Ｃ流量Ｄ泵的吸入管路的长度 D 13、如以h,允表示汽蚀余量时，p1,允表示泵入口处允许的最低压力，p v为操作温度下液体的饱和蒸汽压，u1为泵进口处的液速，则( ) A p1,允= p v + h,允 B p1,允/g= p v/g+ h,允－u12/2g

化工原理课后答案(中国石化出版社)_第2章____流体输送机械资料

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 55.16.0/81.91000328.193600 695 .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 22.121000 538.081 .98208.583600502 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

化工原理课后思考题2-14

化工原理第二章流体输送机械 问题1. 什么是液体输送机械的压头或扬程? 答1．流体输送机械向单位重量流体所提供的能量(J/N)。 问题2. 离心泵的压头受哪些因素影响? 答2．离心泵的压头与流量，转速，叶片形状及直径大小有关。 问题3. 后弯叶片有什么优点? 有什么缺点? 答3．后弯叶片的叶轮使流体势能提高大于动能提高，动能在蜗壳中转换成势能时损失小，泵的效率高。这是它的优点。 它的缺点是产生同样理论压头所需泵体体积比前弯叶片的大。 问题4. 何谓"气缚"现象? 产生此现象的原因是什么? 如何防止"气缚"? 答4．因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象。 原因是离心泵产生的压差与密度成正比，密度小，压差小，吸不上液体。 灌泵、排气。 问题5. 影响离心泵特性曲线的主要因素有哪些? 答5．离心泵的特性曲线指H ｅ～q V ，η～q V ，P ａ ～q V 。影响这些曲线的主要因素有液体密度，粘度， 转速，叶轮形状及直径大小。 问题6. 离心泵的工作点是由如何确定的? 有哪些调节流量的方法? 答6．离心泵的工作点是由管路特性方程和泵的特性方程共同决定的。 调节出口阀，改变泵的转速。 问题7. 一离心泵将江水送至敞口高位槽, 若管路条件不变, 随着江面的上升,泵的压头He, 管路总阻力损失H f, 泵入口处真空表读数、泵出口处压力表读数将分别作何变化？ 答7．随着江面的上升，管路特性曲线下移，工作点右移，流量变大，泵的压头下降，阻力损失增加；随着江面的上升，管路压力均上升，所以真空表读数减小，压力表读数增加。 问题8. 某输水管路, 用一台IS50-32-200的离心泵将低位敞口槽的水送往高出3m的敞口槽, 阀门开足后, 流量仅为3m3/h左右。现拟采用增加一台同型号的泵使输水量有较大提高, 应采用并联还是串联? 为什么? 答8．从型谱图上看，管路特性曲线应该通过H=3m、q V =0点和H=13m、q V =3m3/h点，显然，管路特 性曲线很陡，属于高阻管路，应当采用串联方式。 问题9. 何谓泵的汽蚀? 如何避免"汽蚀"? 答9．泵的汽蚀是指液体在泵的最低压强处(叶轮入口)汽化形成气泡，又在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和腐蚀的现象。 规定泵的实际汽蚀余量必须大于允许汽蚀余量；通过计算，确定泵的实际安装高度低于允许安装高度。 问题10. 什么是正位移特性? 答10．流量由泵决定，与管路特性无关。 问题11．往复泵有无"汽蚀"现象？ 答11．往复泵同样有汽蚀问题。这是由液体汽化压强所决定的。 问题12. 为什么离心泵启动前应关闭出口阀, 而旋涡泵启动前应打开出口阀？ 答12．这与功率曲线的走向有关，离心泵在零流量时功率负荷最小，所以在启动时关闭出口阀，使电机负荷最小；而旋涡泵在大流量时功率负荷最小，所以在启动时要开启出口阀，使电机负荷最小。 问题13. 通风机的全风压、动风压各有什么含义? 为什么离心泵的H 与ρ无关, 而风机的全风压P T与ρ有关? 答13．通风机给每立方米气体加入的能量为全压，其中动能部分为动风压。 因单位不同，压头为m，全风压为N/m2，按ΔP=ρｇｈ可知ｈ与ρ无关时，ΔP与ρ成正比。问题14. 某离心通风机用于锅炉通风。如图a、b所示, 通风机放在炉子前与放在炉子后比较, 在实际通风的质量流量、电机所需功率上有何不同?为什么?

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答案

第二章流体输送机械 一、单项选择题（每小题1分） 1. 有关叶轮叶片的几何形状,正确的说法应该是( )C A. 为使被输送液体获得较大的能量, 离心泵采用前弯叶片 B. 为减小被输送液体的能量损失, 离心泵拟用径向叶片 C. 离心泵采用后弯叶片,以使被输送液体获得较大的静压能,并能保证电机不被烧坏 D. 以上说法均不正确 2．下列描述中正确的是( )C A. 离心泵的底阀可用来调节泵的流量 B. 离心泵正常工作时底阀不能开启到最大 C. 底阀的作用是防止启动前灌入泵体的液体流失 D. 以上描述均不正确 3．离心泵停止操作时宜( )。B A．先停电后关阀；B．先关出口阀后停电； C．先关出口阀或先停电均可；D．单级泵先停电，多级泵先关出口阀。4．以下叙述不．正确的是（）C A. 流体输送的管路特性曲线与所用泵的性能无关 B. 泵的性能影响管路的输送能力 C. 泵的性能曲线与管路设置有关 D. 泵的性能曲线由20?C清水实验获得 5．各种型号的离心泵特性曲线( ) D A．完全相同B．完全不相同 C．有的相同，有的不同D．图形基本相似 6. 下列描述中正确的是( )D A. 离心泵的H~Q η~Q曲线均随被输送流体密度的增大而降低 B. 离心泵的H~Q η~Q曲线均随被输送流体密度的增大而升高 C. 离心泵的H~Q曲线随被输送流体密度的减小而降低,而η~Q曲线变化情况相反 D. 离心泵的H~Q η~Q曲线与被输送流体的密度无关 7. 离心泵在一定转速下输送清水时，泵的轴功率N与流量Q的关系为（）B A. Q为零时N最大 B. Q为零时N最小 C. 在额定流量Q R时N最小 D. N与Q无关 8. 离心泵的N~Q曲线( )C A. 与叶轮转速的大小无关 B. 与叶轮直径的大小无关 C. 与被输送流体的密度有关 D. 与被输送流体的黏度无关 9. 离心泵的效率η由容积损失ηV、机械损失ηm和水力损失ηh组成，它们之间的关系为( )B A. η=ηV + ηm + ηh B. η=ηVηmηh C. η=ηVηm / ηh D. η=ηVηh / ηm

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。

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

南工大化工原理《第二章流体输送机械》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，液面和顶盖内侧面齐平，如附图所示，当圆筒以800rpm转速绕容器轴心线回旋，问：圆筒壁内侧最高点和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），碱液槽液面和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）在离心泵性能测定试验中，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： V m3/h 7.5 12.5 15 m 13.2 12.5 11.8 H e