化工原理习题解流体输送机械

1、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310mm,试求泵的扬程。解水在15c时995.7kg/m3,流量qV540m3/h压力表pM350kPa,真空表pV30kPa（表压）压力表与真空表测压点垂直距离h00.35m管径d10.35m,d20.31m流速工540/36001.56m/sW7(0.35)222di0.35u2u11.561.99m/sd20.31扬程22PmPvU2U1H

2、h0pg2g0.35350103(30103)995.79.81(1.99)2(1.56)229.810.3538.90.07839.3m水柱【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为3,1400kg/m的水溶披，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:（3）泵的轴功泵的压头（扬程）有无变化；（2）若在泵出口装一压力表，其读数有无变化;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。2-3某台离心泵在转速为求：（1）泵的有效功率，水的密度为的流量与扬程将变为多少（3） 液体密

3、度增大，则轴功率PqvgH将增大。1450r/min时，水的流量为18m3/h,扬程为20m（H2O）。试1000kg/m31000kg/m3;（2）若将泵的转速调节到1250r/min时，泵解(1)已知qv18m3/h,H20m水柱,有效功率18PeqvgH360010009.8120981W（2）转速1450r/min时流量qv118mh,扬程H120mH2O柱转速n21250r/min流量“2n212503qV11815.5m/hn11450扬程22H2H1叱20125014.9mH2O柱n11450管路特性曲线、工作点、等效率方程【2-4】用离心泵将水由敞口低位槽送往密闭高位槽，高位槽

4、中的气相表压为，两槽液位相差4m且维持恒定。已知输送管路为45mrtK2.5mm在泵出口阀门全开的情况下，整个输送系统的总长为20m（包括所有局部阻力的当量长度），设流动进入阻力平方区，摩擦系数为。在输送范围内该离心泵的特性方程为H2861053（qV的单位为m/s,H的单位为m）。水的密度可取为1000kg/m3。试求：（1）离心泵的工作点；（2）若在阀门开度及管路其他条件不变的情况下，而改为输送密度为1200kg/m3的碱液，则离心泵的工作点有何变化解（1）管路特性方程2HH0kqV其中H0k,3、川，98.110_Az4=14g109.81正00282L25.2_52gd53.1429.

5、810.0453.23105故管路特性方程H143.23105qV2离心泵特性方程H286105qV2两式联立525228610qV143.2310q得工作点下的流量与压头33qV3.8910m/s,H18.92m（2）当改送密度为1200kg/m3的碱液时，泵特性方程不变，此时管路特性方程A3a3，98.1ioHoAz412.3g12009.81流动进入阻力平方区，且阀门开度不变，则k不变。因此管路特性方程变为一一52H12.33.2310qv将该方程与泵特性方程联立525228610qV12.33.2310qV得新工作点下流量及压头33qV4.1210m/s,H17.78m2-5在一化工生

6、产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一敞口高位槽，如习题2-5附图所示。已知高位槽液面比贮水池液面高出10m,管内径为75mm管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400m。流体流动处于阻力平方区，摩擦系数为。流体流经换热器的局部阻力系数为32。习题2-5a附图26232112试求：（1）管路特性方程;（2）工作点的流量与扬程；（3）若采用改变转速的方法，使第（2）问求得的工作点流量调节到已知d0.075m,lle3.5103m3/s,400m,0.03,应将转速调节到多少（参看例322-3)。管路特性方程,2HqkqvHeZ10010mH2。le5d4T-8003981.40

7、05(0.075)3254502105(0.075)(2)H105.02105工作点的流量与扬程2qv离心泵在转速n2900r/min时的Hqv特性曲线数据见下表。管路特性曲线的qv与H计算值如下31qv/ms0H/m10121828工作点流量cva0.0045m1qV/ms0/s,扬程Ha19.8mH2O(3)将工作点流量从qVA0.0045m3/s调节到qVC0.0035m3/s,泵的转速应由2900r/min调节到多少将qvc0.0035m3/s代入管路特性方程，求得Hc105.02105(0.0035)216.1mH2O等效率方程HKqV系数Hc2-“c16.1(0.0035)21.3

8、1106得等效率方程H1.31106qJ等效率方程的计算值如下31qv/ms0H/m021从n2900r/min的泵特性曲线与等效率曲线的交点D,得到3qVD0.004m/s,HD21mH2O习题2-5b附图流量为qVC0.0035m3/s时的转速为nCnDqVC29000.00352538r/minqVD0.004nD叫nD10029002538290010012.5%转速变化小于20%,效率基本不变。离心泵的并联及串联2-6若习题2-5第2问改为两台泵并联操作，管路特性曲线不变，试求泵工作点的流量与扬程。解习题2-6附图中点A为工作点流量qV0.0053m3/s,扬程H23.7m水柱习题2

9、-7附图习题2-6附图【2-7】若习题2-4第2问改为两台泵串联操作，管路特性曲线不变，试求工作点的流量与扬程。解习题2-7附图中点A为工作点，流量qV0.0061m3/s,扬程H30.02m水柱离心泵的安装高度【2-8】用型号为IS6550125的离心泵，将敞口水槽中的水送出，吸入管路的压头损失为4m,当地环境大气的绝对压力为98kPa。试求：（1）水温20c时泵的安装高度，（2）水温80c时泵的安装高度。解已知环境大气压力P098kPa（绝压）吸入管Hf4m（H2O）,查得泵的汽蚀余量加=2m20C的水，饱和蒸气压pV23.38kPa,密度998.2kg/m3最大允许安装高度为Hf3(98

10、23.38)109982981241.62m输送20c水时，泵的安装高度Hq1.62mg（2）80C的水，饱和蒸气压3PV47.38kPa,密度971.8kg/m最大允许安装高度为H=p0pVhHg允许hg3(9847.38)109718981.0.69m输送80c水时，泵的安装高度Hg0.69mg【2-9】用离心泵将密闭容器中的有机液体送出，容器内液面上方的绝压为85kPa。在操作温度下液体的密度为850kg/m3,饱和蒸汽压为。吸入管路的压头损失为1.5m,所选泵的允许汽蚀余量为3.0m。现拟将泵安装在液面以下2.5m处，问该泵能否正常操作解泵的最大允许安装高度(8572.12)10385

11、0981.2.96m而实际安装高度Hg实=2.5mHg允，说明此泵安装不当，泵不能正常操作，会发生汽蚀现象。为保证泵的正常操作，泵应至少安装在液面下方3.5m或更低。2-10附图）。若两h2m试问这两【2-10用离心泵输送80c热水，今提出如下两种方案（见习题方案的管路长度（包括局部阻力的当量长度）相同，离心泵的汽蚀余量种流程方案是否能完成输送任务为什么环境大气压力为101.33kPa。习题2-10附图解水在80c时饱和蒸气压pV47.38kPa,密度971.8kg/m3大气压力Po101.33kPa最大允许安装高度为poPvHg允许hg(101.3347.38)1039718981Hf3.6

12、6H第(2)方案的安装高度Hg7m,大于Hg允许，不能完成输送任务。第（1）方案的安装高度Hq1mg若13.66Hf,则Hf4.66m水柱时可以用。离心泵的选用20m,管路长度（包0.001。要求输水量为【2-11用离心泵从江中取水送入贮水池内，池中水面高出江面括局部阻力的当量长度）为45m。水温为20C,管壁相对粗糙度一=d2025m3/h。（1）试选择适当管径；（2）试选择一台离心泵。解20c水的998.2kg/m3,1.004103Paslle45m,-=0.001d最大流量qV25m3/h（1）管径d从教材表1-3中选管路中水的流速u2.5m/s25/36000.0595m59.5mm

13、d十：4u42.5选公称直径65mm的低压流体输送用焊接钢管管径为75.5mm3.75mm,内径d75.53.75268mm最后计算流速qV24d25/36001.91m/s此流速在表1-4中的(2)选离心泵扬程查得0.0218扬程20有效功率PeqV设泵的效率轴功率P选用离心泵2-(0.068)1.53.0m/s范围内2.68=0.65gHPe_1.54_0.652u2gHfZ20HfRedu0.0681.91998.21.0041031.291052leud2g450.0218006898122.682536002.37IS6550160其流量范围为1530m3/h,2.653.71kW,

14、汽蚀余量998.29.8122.681540W1.54kWkW扬程范围为3530m,转速为2900r/min,轴功率为h22.5m。【2-12有一台离心泵的额定流量为16.8m3/h,扬程为18m。试问此泵是否能将密度为1060kg/m3,流量为250L/min的液体，从敞口贮槽向上输送到表压为30kPa的设备中敞口贮槽与高位设备的液位垂直距离为8.5m。管路的管径为75.5mm3.75mm,管长为124m(包括直管长度与所有管件的当量长度),摩擦系数为。流量qV250L/min25010006015m3/h流速qV15/36001.15m/s-(0.068)2压头8.530lled1032u

15、2g10609.812124(1.15)0.03-15.1m液枉0.06829.81流量与压头都略小于额定值，该泵可以用。往复泵【2-13有一台双动往复泵，其活塞的行程为300mm,活塞直径为180mm活塞杆直径为50mm若活塞每分钟往复55次，其理论流量为若干又实验测得此泵在内能使一直径为3m的圆形贮槽的水位上升2.6m,试求泵的容积效率(即实际流量/理论流量)。解活塞行程S300mm03m,活塞直径D0.18m,活塞截面积A-D2-0.1844活塞杆直径d0.05m,活塞杆截面积a-d2(005)244活塞往复频率n551/min理论流量qV理(2Aa)Sn(201820052)03550

16、.807m3/min44(=t213实际流量qV实一32.60693m/min426.5容积效率qV实/qV理0.693/0.8070.859气体输送机械【2-14】有一台离心式通风机进行性能实验，测得的数据如下：空气温度为20C,风机出口的表压为230Pa,入口的真空度为150Pa,送风量为3900m3/h。吸入管与排出管的内径分别为300mm及250mm,风机转速为1450r/min,所需轴功率为。试求风机的全风压、静风压及全风压效率。解已知风量qV3900m3/h,吸入管内径d10.3m,排出管内径d20.25m吸入管风速U1qV3900/360015.3m/s22cc2d10.3排出管

17、风速U2Ui115.3一22m/sd20.25t200p101.325kPa下，空气密度=1.205kg/m322Ui1.205（15.3）进口动压pd1-彳L141Pa22出口动压pd2u-二20*2）292Pa进口静压ps1150Pa,出口静压ps2230Pa全风压pt（Ps2Pd2）（Ps1Pd1）230292150140532Pa静风压PstPtPd2532292240Pa已知轴功率P0.81kW810Wk珏ptqV5323900有效功率Pep-V-576W36003600P0576全风压效率，一0.711P810【2-15】仓库里有一台离心式通风机，其铭牌上的流量为1.27103m3/h,全风压为。现想用它输送密度为1.0kg/m3的气体，气体流量为1.27103m3/h,全风压为。试问该风机是否能用解通风机铭牌上的风量与全风压是在标定条件（20C,下用空气测定的，标定条件下空气的密度为1.2kg/m3。现在把气体在操作条件下的流量1.27103m3/h及全风压换算为标定条件下的风量qV0及全风压pt0。1.271031.033qv01.05810m/h1.21.2pt01.31.56kPa1.0被输送气在标定条件下的风量及全风压都稍低于通风机铭牌上的风量及全风压，该风机可以使用。【2-16】有温度为25C、流量为60m3/min的空气，从1