最新化工原理流體輸送機(jī)械典型例題題解資料

1、精品文檔化工原理典型例題題解第2章流體輸送機(jī)械例1離心泵的工作點(diǎn)用某一離心泵將一貯罐里的料液送至某高位槽，現(xiàn)由于某種原因，貯罐中料液液面升高，若其它管路特性不變，則此時(shí)流量將（）。A增大B 減少C不變D 不確定例2附圖解：該題實(shí)際上是分析泵的工作點(diǎn)的變動(dòng)情況。工作點(diǎn)是泵特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)，其中任何一 條特性曲線發(fā)生變化，均會(huì)引起工作點(diǎn)的變動(dòng)，現(xiàn)泵及其轉(zhuǎn)速不變，故泵的特性曲線不變。將管路的特性 曲線方程式列出pp8（，）H - Z Zp2 一Pldq2H_、2.4qv電兀d g現(xiàn)貯槽液面升高，Zi增加，故管路特性曲線方程式中的截距項(xiàng)數(shù)值減小，管路特性曲線的二次項(xiàng)系數(shù)不變。由曲線1變?yōu)榍?/p>

2、線2,則工作點(diǎn)由A點(diǎn)變動(dòng)至B點(diǎn)。故管路中的流量增大，因此答案A正確。例2離心泵壓頭的定義m3離心泵的壓頭是指（）。Q,_hA 流體的升舉高度； B 液體動(dòng)能的增加；精品文檔精品文檔C 液體靜壓能的增加；D 單位液體獲得的機(jī)械能。解：根據(jù)實(shí)際流體的機(jī)械能衡算式2 2He=(Z2-Zi)+(p 2-Pi)+(u 2 -u 1 )/2g+ 工 H離心泵的壓頭可以表現(xiàn)為液體升舉一定的高度(Z2-Z1)，增加一定的靜壓能(P2-PJ/(g p )，增加一定的動(dòng)能(U22-ui2)/(2g)以及用于克服流體流動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的壓頭損失工H等形式，但本質(zhì)上離心泵的壓頭是施加給單位液體(單位牛頓流體)的機(jī)械能量J

3、(J/N=m).故答案D正確。例3離心泵的安裝高度 Hg與所輸送流體流量、溫度之間的關(guān)系分析離心泵的安裝高度f(wàn)與所輸送流體流量、溫度之間的關(guān)系。解：根據(jù)離心泵的必需汽蝕余量(NPSH)r，計(jì)算泵的最大允許安裝高度的計(jì)算公式為Hg =空空八 Hf(。)-(NPSH)r 0.5】(1)首先分析離心泵的必需汽蝕余量(NPSH)r的定義過(guò)程。在泵內(nèi)剛發(fā)生汽蝕的臨界條件下，泵入口處液體的靜2 2 .壓能和動(dòng)能之和(Pi,min/g p +ui /2g)比液體汽化的勢(shì)能(FV/g p )多余的能量(Uk/2g+藝H(i-k)稱(chēng)為離心泵 的臨界汽蝕余量，以符號(hào) (NPSH)c表示，即(NPSH)cP1,mi

4、nUig 2gPv2業(yè)V2gH f (1 _K)由(2)式右端看出，流體流量增加，液體流量增加，泵的最大允許安裝高度(NPSH c增加，即必須的汽蝕余量 (NPSH)增加。由(1)式可知,Hg應(yīng)減少。根據(jù)(NPSH)c的定義可知，當(dāng)流量一定而且流動(dòng)狀態(tài)已進(jìn)入阻力平方區(qū)時(shí)(u2/2g+藝H(i-k)，均為確定值)，(NPSH)c只與泵的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，故汽蝕余量是泵的 特性參數(shù)，與所輸送流體的蒸汽壓Pv無(wú)關(guān)。由(1)式可知，若流體溫度升高，則其Pv值增加，從而Hg】 應(yīng)減小。例4離心泵的組合使用現(xiàn)需用兩臺(tái)相同的離心泵將河水送入一密閉的高位槽，高位槽液面上方壓強(qiáng)為1.5atm (表壓強(qiáng))，高位槽液面

5、與河水水面之間的垂直高度為 10m已知整個(gè)管路長(zhǎng)度為 50m (包括全部局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度)，管 徑均為50mm直管阻力摩擦系數(shù) 入=0.025。單泵的特性曲線方程式為 H e = 50 -1.0匯106qv2 (式中Hb 的單位為m qv的單位為m/s )。通過(guò)計(jì)算比較該兩臺(tái)泵如何組合所輸送的水總流量更大。解：泵的組合形式分為串聯(lián)和并聯(lián)，由此單泵的特性曲線方程寫(xiě)出串聯(lián)泵和并聯(lián)泵的特性曲線方程6 2He串二 100 -2.0 106qv(1)He并=50-2.5 105qv2(2)自河水水面至密閉高位槽液面列出管路特性曲線方程He-Z r We g2g“ 13 忖1000 9.81將有關(guān)數(shù)據(jù)代

6、入50+0025亠豆N 整理得:0.0502 匯 9.8152He =10.15 3.3 105q,(3)若采用串聯(lián)，聯(lián)立方程(1) ( 3)得q串二 6.2 10(m3/s)若采用并聯(lián)，聯(lián)立方程(2) ( 3)得%并=&310(m3/s)可見(jiàn)，對(duì)于該管路應(yīng)采用串聯(lián)，說(shuō)明該管路屬于高阻管路。為了充分發(fā)揮組合泵能夠增加流量，增加壓頭 的作用，對(duì)于低阻管路，并聯(lián)優(yōu)于串聯(lián)；對(duì)于高阻管路，串聯(lián)優(yōu)于并聯(lián)。例5分支管路如何確定泵的有效壓頭和功率用同一臺(tái)離心泵由水池A向高位槽E和C供水，高位槽E和C的水面高出水池水面A分別為Zb=25m,Zc=20m當(dāng)閥門(mén)處于某一開(kāi)度時(shí)，向E槽和C槽的供水量恰好相等

7、，即Vb=V c= 4 |/s。管段長(zhǎng)度，管徑及管內(nèi)摩擦阻力系數(shù)如下：管段 管長(zhǎng)(包括工l e) ,m管徑,mm摩擦系數(shù)入ED100750.025DF50500.025DG50(不包栝閥門(mén))500.025求(1 )泵的壓頭與理論功率；(2)支管DG中閥門(mén)的局部阻力系數(shù)。例5附圖解：(1)該問(wèn)題為操作型問(wèn)題，忽略三通D處的能量損失，自A-A截面至B-B截面列出機(jī)械能衡算 式為2 2丨1 U 1I2 u 2He 一ZB+ d1 2g d2 2g自A-A截面至C-C截面列出機(jī)械能衡算式為d1 2g2I2 u 2 +d2 2g+電2g按照式和式所求出的泵提供給單位流體的能量即壓頭是同一數(shù)值。因?yàn)镈G支

8、管中閥門(mén)的阻力系數(shù)是未知數(shù)，故按式求泵的壓頭。首先計(jì)算出流速U1,U 2,u 3精品文檔U1 =Vb Vc 10-二 d 24d14 410 "0.785 0.075 2=1.8 (m/s)Vb 10U2=JId44 10*0.785 0.0502=2.0 (m/s)U3=Vc 10JJId44 1020.785 0.050=2.0 (m/s)將已知數(shù)據(jù)代入式耳=25+0.0251000.0751.822 9.81+ 0.025500.0502.022 9.81=35.6 (m)理論功率Ne=HeV Tg33=35.64410109.81=2793.9 (W)由、式可得所以d2 2g

9、d3 2g2 22g終(zb+ 12U3U2d2 2g2 Z J-Z c-丿.d3 2g將已知數(shù)據(jù)代入2 9.812（ 25-20）=24.52.02例6離心泵工作點(diǎn)的確定5m管徑為 50mm當(dāng)泵出口用離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管路中閥門(mén)全開(kāi)（=0.17 ）時(shí)，泵入口管中真空表讀數(shù)為52.6Kpa，泵出口管中壓力表讀數(shù)為155.9Kpa。已知該泵的特性曲線方程He = 23.11.43 105qV式中：He的單位為m； qv的單位為m3/s。試求：閥門(mén)全開(kāi)時(shí)泵的有效功率；當(dāng)閥們關(guān)小'=80時(shí)，其他條件不變，流動(dòng)狀態(tài)均處在阻力平方區(qū)，則泵的流量為多少?解

10、：忽略出口管壓力表接口與入口管真空表接口垂直高度差，自真空表接口管截面至壓力表接口管截面 列機(jī)械能衡算式，并且忽略此間入口管與出口管管段的流體阻力損失。.3BR 155.9 52.610-=21.3( m)g1000 9.81將He=21.3m代入泵的特性曲線方程式，求取qv精品文檔精品文檔精品文檔23.1-21.3.1.43 105=0.35 10 ° (m3/s)2qv0.35 10官內(nèi)流速 u= =2=1.78 (m/s)齢20.785x0.0504有效功率Ne=Heqvg-2=21.3 X 0.35 X 10 X 9.81=731.3 (w) 閥門(mén)全開(kāi)時(shí)，列出管路特性曲線方程

11、式He= LZ、2丿2g將已知數(shù)據(jù)代入21.3=5 十 LW+0.17 工0.050丿2 漢 9.81解此式得 I * 'Te =5.03當(dāng)閥門(mén)關(guān)?。?80 ）時(shí)，再列出管路的特性曲線方程式，并將已知數(shù)值代入He=55.03<0.050qv+ 80 卜0.7857.05022 9.81整理，得He = 5 2.39 106qV泵特性曲線方程He =23.1 -1.43 105q2聯(lián)立兩式，解得qv=0.27 X 10-2 （m3/s）可見(jiàn)，管路中閥門(mén)關(guān)小，使得流量減小了。例7某冬季取暖管線由某一型號(hào)的離心泵，加熱器，散熱器組成（如圖） 知散熱器的局部阻力系數(shù)為20，從散熱器出口至

12、泵入口之間管線長(zhǎng)，管路內(nèi)循環(huán)水量為95m3/h。已lBC=10m （包括當(dāng)量長(zhǎng)度），管內(nèi)徑為處連接一高位水箱作為調(diào)節(jié)水箱。 心泵在輸送流量下的允許汽蝕余量為了保證離心泵不發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，求水箱的安裝咼度 H應(yīng)為多少？該離（NPSH） r=5.0m , 40C水的飽和蒸汽壓為 7.38 X 103Pa。100mm，摩擦系數(shù)為0.03。離心泵位于散熱器入口A處以下1m，散熱器出口水溫 40C。在散熱器入口 A例7附圖解：因高位水箱起控制 A點(diǎn)壓強(qiáng)和補(bǔ)充水的作用，故由高位水箱至A處管內(nèi)流速很小，故 A處的壓強(qiáng)可以表示為PA=Pa+H Eg（ 1）自液面A至泵入口 B的垂直高度0.1m即為泵的安裝高度H

13、g=也上、HfA（NPSH ）r -0.5（ 2）計(jì)算管內(nèi)流速 u=2=3.4（ m/s）3600 咒 0.785 咒 0.12Z H fA_B =&丄十匚 I= 0.03漢 衛(wèi) +20 i =13.55m（3）、d丿2g i 0.1 丿29.81將所有已知的數(shù)據(jù)代入（2）式中，得3Pa 7.38 00-0.1-13.55 50.51000 581解得P- =1.932 105Pa再由（1）式解得H=9.37（m）例8離心泵將真空鍋中 20C的水通過(guò)直徑為100mm的管路，送往敞口高位槽，兩液面位差10m,真空鍋上真空表讀數(shù)為 P1=600mmHg，泵進(jìn)口管上真空表讀數(shù) P2=294m

14、mHg。在出口管路上裝有一孔板流量計(jì)，孔板直徑d°=70mm，孔流系數(shù)為 C°=0.7,U形壓差計(jì)讀數(shù) R=170mm （指示液為水銀， d=13600Kg/m 3）。 已知管路全部阻力損失為 44J/Kg，泵入口管段能量損失與動(dòng)能之和為 5J/Kg。當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?.95X 105N/m2。 求：水在管路中的流速；泵出口處壓力表讀數(shù)P3；若該泵的允許汽蝕余量為（NPSH） r=4.0m,泵能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)？P1八3.0m例8附圖解：水在孔板孔徑處的流速為 UoU0=Co3PH ：2 x0.170x(13600 10009.81=. 1000=4.5 (m/s)根據(jù)連續(xù)性方程，在管路的流速U=U0 d° =4.5 X 匹 =2.2 ( m/s)Id 丿11000.丿(2)自真空鍋液面至高位槽液面列出機(jī)械能衡算式He =(Zb -Za) -PPA+S Hf(A - B)將數(shù)據(jù)代入= 22.6(m)10 . 0600 13600 9.81 上1000 9.819.81忽略壓力表P3與真空表P2之間的高位差以及此間管段的流體阻力損失，則P3P2所以F3 二He'g-B =22.6 1000 9.81 -0.60