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。管路情况如此题附图所示。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39m3/h，此时泵的压头为38m。输油管内径为100mm，摩擦系数为0.02；油品密度为810kg/m3习题1附图习题1附图解：〔1〕管路特性方程甲、乙两地油罐液面分别取作1-1’与2-2由于启动离心泵之前pA=pC,于是=0那么又mh2/m5=2.5×10–2h2/m5那么〔qe的单位为m3/h〕〔2〕输油管线总长度m/s=1.38m/s于是m=1960m2．用离心泵〔转速为2900r/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60kPa和220kPa，两测压口之间垂直距离为0.5m，泵的轴功率为6.7kW。泵吸入管和排出管内径均为80mm，吸入管中流动阻力可表达为〔u1为吸入管内水的流速，m/s〕。离心泵的安装高度为2.5m，实验是在20℃，98.1kPa的条件下进行。试计算泵的流量、压头和效率。解：〔1〕泵的流量由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式〔池中水面为基准面〕，得到将有关数据代入上式并整理，得m/s那么m3/h=57.61m3/h(2)泵的扬程(3)泵的效率=68%在指定转速下，泵的性能参数为：q=57.61m3/hH=29.04mP=6.7kWη3．对于习题2的实验装置，假设分别改变如下参数，试求新操作条件下泵的流量、压头和轴功率〔假设泵的效率保持不变〕。〔1〕改送密度为1220kg/m3的果汁〔其他性质与水相近〕；〔2〕泵的转速降至2610r/min。解：由习题2求得：q=57.61m3/hH=29.04mP〔1〕改送果汁改送果汁后，q，H不变，P随ρ加大而增加，即(2)降低泵的转速根据比例定律，降低转速后有关参数为4．用离心泵〔转速为2900r/min〕将20℃的清水以60m3/h的流量送至敞口容器。此流量下吸入管路的压头损失和动压头分别为2.4m和0.61m。规定泵入口的真空度不能大于64kPa。泵的必需气蚀余量为3.5m。试求〔1〕泵的安装高度〔当地大气压为100kPa〕；〔2〕假设改送解：(1)泵的安装高度在水池液面和泵入口截面之间列柏努利方程式〔水池液面为基准面〕，得即m〔2〕输送55℃55℃清水的密度为985.7kg/m3那么=m=2.31m原安装高度〔3.51m〕需下降1.5m才能不发生气蚀现象。5．对于习题4的输送任务，假设选用3B57型水泵，其操作条件下〔55℃清水〕的允许吸上真空度为5.3m解：为确保泵的平安运行，应以55℃泵的安装高度为2.0m。6．用离心泵将真空精馏塔的釜残液送至常压贮罐。塔底液面上的绝对压力为32.5kPa(即输送温度下溶液的饱和蒸汽压)。：吸入管路压头损失为1.46m，泵的必需气蚀余量为2.3m，该泵安装在塔内液面下3.0m处。试核算该泵能否正常操作。解：泵的允许安装高度为式中那么泵的允许安装位置应在塔内液面下4.26m处，实际安装高度为–3.0m，故泵在操作时可能发生气蚀现象。为平安运行，离心泵应再下移1.5m。7．在指定转速下，用20℃的清水对离心泵进行性能测试，测得q～H习题7附表1q(m3/min)00.10.20.30.40.5H/m37.238.03734.531.828.5在实验范围内，摩擦系数变化不大，管路特性方程为〔qe的单位为m3/min〕试确定此管路中的q、H和P(η=81%)习题7附图qe～HeMq～H解：该题是用作图法确定泵的工作点。由题给实验数据作出q～H曲线。同时计算出对应流量下管路所要求的He，在同一坐标图中作qe～HeMq～H两曲线的交点M即泵在此管路中的工作点，由图读得q=0.455m3/min，H=29.0m习题7附图q/(m习题7附图q/(m3/min)习题7附表2qe/(m3/min)00.10.20.30.40.5He/m12.012.815.219.224.832.0注意：在低流量时，q～H曲线出现峰值。8．用离心泵将水库中的清水送至灌溉渠，两液面维持恒差8.8m，管内流动在阻力平方区，管路特性方程为〔qe的单位为m3/s〕单台泵的特性方程为〔q的单位为m3/s〕试求泵的流量、压头和有效功率。解：联立管路和泵的特性方程便可求泵的工作点对应的q、H，进而计算Pe。管路特性方程泵的特性方程联立两方程，得到q=4.52×10–3m3/sH那么W=861W9．对于习题8的管路系统，假设用两台规格相同的离心泵〔单台泵的特性方程与习题8相同〕组合操作，试求可能的最大输水量。解：此题旨在比拟离心泵的并联和串联的效果。〔1〕两台泵的并联解得：q=5.54×10–3m3/s=(2)两台泵的串联解得：q=5.89×10–3m3/s=在此题条件下，两台泵串联可获得较大的输水量21.2m310．采用一台三效单动往复泵，将敞口贮槽中密度为1200kg/m3的粘稠液体送至表压为1.62×103kPa的高位槽中，两容器中液面维持恒差8m，管路系统总压头损失为4m。泵的活塞直径为70mm，冲程为225mm，往复次数为200min-1，泵的容积效率和总效率分别为0.96和0.91。试求泵的流量、压头和轴功率。解：〔1〕往复泵的实际流量m3/min=0.499m3/min(2)泵的扬程m=149.6m(3)泵的轴功率kW=16.08kW11．用离心通风机将50℃、101.3kPa的空气通过内径为600mm，总长105m〔包括所有局部阻力当量长度〕的水平管道送至某表压为1×104Pa的设备中。空气的输送量为1.5×104m3/h。摩擦系数可取为0.0175。现库房中有一台离心通风机，其性能为：转速1450min-1，风量1.6×104解：将操作条件的风压和风量来换算库存风机是否合用。Pa=106300Pakg/m3=1.147kg/m3m/s=14.40m/s那么Pa=10483PaPa=10967Pa库存风机的风量q=1.6×104m3/h，风压HT=1.2×104Pa均大于管路要求〔qe=1.