化工原理習(xí)題解流體輸送機(jī)械

1、第二章 流體輸送機(jī)械離心泵特性【2-1】某離心泵用15的水進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，水的體積流量為540m3/h，泵出口壓力表讀數(shù)為350kPa，泵入口真空表讀數(shù)為30kPa。若壓力表與真空表測(cè)壓截面間的垂直距離為350mm，吸入管與壓出管內(nèi)徑分別為350mm及310 mm，試求泵的揚(yáng)程。解 水在15時(shí)，流量壓力表真空表（表壓）壓力表與真空表測(cè)壓點(diǎn)垂直距離管徑流速 揚(yáng)程 【2-2】原來(lái)用于輸送水的離心泵現(xiàn)改為輸送密度為1400kg/m3的水溶液，其他性質(zhì)可視為與水相同。若管路狀況不變，泵前后兩個(gè)開(kāi)口容器的液面間的高度不變，試說(shuō)明：(1)泵的壓頭（揚(yáng)程）有無(wú)變化；(2)若在泵出口裝一壓力表，其讀數(shù)有無(wú)變化；

2、(3)泵的軸功率有無(wú)變化。解 (1)液體密度增大，離心泵的壓頭（揚(yáng)程）不變。（見(jiàn)教材） (2)液體密度增大，則出口壓力表讀數(shù)將增大。 (3)液體密度增大，則軸功率將增大?！?-3】某臺(tái)離心泵在轉(zhuǎn)速為1450r/min時(shí)，水的流量為18m3/h，揚(yáng)程為20m(H2O)。試求：(1)泵的有效功率，水的密度為1000kg/m3; (2)若將泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到1250r/min時(shí)，泵的流量與揚(yáng)程將變?yōu)槎嗌?？?(1)已知有效功率 (2) 轉(zhuǎn)速 時(shí)流量，揚(yáng)程柱轉(zhuǎn)速 流量 揚(yáng)程 柱管路特性曲線(xiàn)、工作點(diǎn)、等效率方程【2-4】用離心泵將水由敞口低位槽送往密閉高位槽，高位槽中的氣相表壓為98.1kPa，兩槽液位相差

3、4m且維持恒定。已知輸送管路為f45mm×2.5mm，在泵出口閥門(mén)全開(kāi)的情況下，整個(gè)輸送系統(tǒng)的總長(zhǎng)為20m（包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度），設(shè)流動(dòng)進(jìn)入阻力平方區(qū)，摩擦系數(shù)為0.02。在輸送范圍內(nèi)該離心泵的特性方程為（的單位為m3/s，H的單位為m）。水的密度可取為1000kg/m3。試求：（1）離心泵的工作點(diǎn)；（2）若在閥門(mén)開(kāi)度及管路其他條件不變的情況下，而改為輸送密度為1200 kg/m3的堿液，則離心泵的工作點(diǎn)有何變化？解 （1）管路特性方程 其中 故管路特性方程 離心泵特性方程 兩式聯(lián)立 得工作點(diǎn)下的流量與壓頭，（2）當(dāng)改送密度為1200 kg/m3的堿液時(shí)，泵特性方程不變，此時(shí)

4、管路特性方程 流動(dòng)進(jìn)入阻力平方區(qū)，且閥門(mén)開(kāi)度不變，則k不變。因此管路特性方程變?yōu)閷⒃摲匠膛c泵特性方程聯(lián)立 得新工作點(diǎn)下流量及壓頭 ，習(xí)題2-5a附圖【2-5】在一化工生產(chǎn)車(chē)間，要求用離心泵將冷卻水由貯水池經(jīng)換熱器送到另一敞口高位槽，如習(xí)題2-5附圖所示。已知高位槽液面比貯水池液面高出10m，管內(nèi)徑為75mm，管路總長(zhǎng)（包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度在內(nèi)）為400m。流體流動(dòng)處于阻力平方區(qū)，摩擦系數(shù)為0.03。流體流經(jīng)換熱器的局部阻力系數(shù)為。離心泵在轉(zhuǎn)速時(shí)的特性曲線(xiàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。 00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0082625.524.5232118.515.5

5、128.5 試求：(1)管路特性方程；(2)工作點(diǎn)的流量與揚(yáng)程；(3)若采用改變轉(zhuǎn)速的方法，使第(2)問(wèn)求得的工作點(diǎn)流量調(diào)節(jié)到，應(yīng)將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到多少？（參看例2-3）。解 已知 (1) 管路特性方程 (2) 工作點(diǎn)的流量與揚(yáng)程管路特性曲線(xiàn)的與H計(jì)算值如下 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 10 10.5 12 14.5 18 22.6 28 34.6 42.1工作點(diǎn)流量，揚(yáng)程(3) 將工作點(diǎn)流量從調(diào)節(jié)到，泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)由調(diào)節(jié)到多少？將代入管路特性方程，求得等效率方程 系數(shù) 得等效率方程 等效率方程的計(jì)算值如下 0 0.001 0.00

6、2 0.003 0.004 0.0045 0 1.31 5.24 11.8 21 26.5從的泵特性曲線(xiàn)與等效率曲線(xiàn)的交點(diǎn)D，得到習(xí)題2-5b附圖流量為時(shí)的轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速變化小于20%，效率基本不變。離心泵的并聯(lián)及串聯(lián)習(xí)題2-7附圖【2-6】若習(xí)題2-5第2問(wèn)改為兩臺(tái)泵并聯(lián)操作，管路特性曲線(xiàn)不變，試求泵工作點(diǎn)的流量與揚(yáng)程。解 習(xí)題2-6附圖中點(diǎn)A為工作點(diǎn)流量，揚(yáng)程水柱習(xí)題2-6附圖【2-7】若習(xí)題2-4第2問(wèn)改為兩臺(tái)泵串聯(lián)操作，管路特性曲線(xiàn)不變，試求工作點(diǎn)的流量與揚(yáng)程。解 習(xí)題2-7附圖中點(diǎn)A為工作點(diǎn)，流量，揚(yáng)程水柱離心泵的安裝高度【2-8】用型號(hào)為的離心泵，將敞口水槽中的水送出，吸入管路的壓頭損

7、失為，當(dāng)?shù)丨h(huán)境大氣的絕對(duì)壓力為98kPa。試求：(1)水溫20時(shí)泵的安裝高度，(2)水溫80時(shí)泵的安裝高度。解 已知環(huán)境大氣壓力（絕壓）吸入管，查得泵的汽蝕余量(1) 20的水，飽和蒸氣壓，密度最大允許安裝高度為輸送20水時(shí)，泵的安裝高度(2) 80的水，飽和蒸氣壓，密度最大允許安裝高度為輸送80水時(shí)，泵的安裝高度【2-9】 用離心泵將密閉容器中的有機(jī)液體送出，容器內(nèi)液面上方的絕壓為85kPa。在操作溫度下液體的密度為850kg/m3，飽和蒸汽壓為72.12kPa。吸入管路的壓頭損失為1.5m，所選泵的允許汽蝕余量為3.0m?，F(xiàn)擬將泵安裝在液面以下2.5m處，問(wèn)該泵能否正常操作？解 泵的最大允

8、許安裝高度而實(shí)際安裝高度Hg實(shí)，說(shuō)明此泵安裝不當(dāng)，泵不能正常操作，會(huì)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。為保證泵的正常操作，泵應(yīng)至少安裝在液面下方3.5m或更低。習(xí)題2-10附圖【2-10】 用離心泵輸送80熱水，今提出如下兩種方案（見(jiàn)習(xí)題2-10附圖）。若兩方案的管路長(zhǎng)度（包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）相同，離心泵的汽蝕余量。試問(wèn)這兩種流程方案是否能完成輸送任務(wù)？為什么？環(huán)境大氣壓力為。解 水在80時(shí)飽和蒸氣壓，密度，汽蝕余量，大氣壓力最大允許安裝高度為第(2)方案的安裝高度，大于，不能完成輸送任務(wù)。第(1)方案的安裝高度若則水柱時(shí)可以用。離心泵的選用【2-11】用離心泵從江中取水送入貯水池內(nèi)，池中水面高出江面20m，

9、管路長(zhǎng)度（包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）為45m。水溫為20，管壁相對(duì)粗糙度。要求輸水量為。(1)試選擇適當(dāng)管徑；(2)試選擇一臺(tái)離心泵。解 20水的最大流量(1)管徑d從教材表1-3中選管路中水的流速選公稱(chēng)直徑65mm的低壓流體輸送用焊接鋼管管徑為，內(nèi)徑最后計(jì)算流速 此流速在表1-4中的范圍內(nèi)(2)選離心泵揚(yáng)程 查得揚(yáng)程 有效功率 設(shè)泵的效率軸功率 選用離心泵其流量范圍為，揚(yáng)程范圍為，轉(zhuǎn)速為，軸功率為，汽蝕余量?！?-12】有一臺(tái)離心泵的額定流量為16.8m3/h，揚(yáng)程為18m。試問(wèn)此泵是否能將密度為1060kg/m3，流量為250L/min的液體，從敞口貯槽向上輸送到表壓為30kPa的設(shè)備中？敞

10、口貯槽與高位設(shè)備的液位垂直距離為8.5m。管路的管徑為，管長(zhǎng)為124m（包括直管長(zhǎng)度與所有管件的當(dāng)量長(zhǎng)度），摩擦系數(shù)為0.03。解 流量流速 壓頭 液柱流量與壓頭都略小于額定值，該泵可以用。往復(fù)泵【2-13】有一臺(tái)雙動(dòng)往復(fù)泵，其活塞的行程為300mm，活塞直徑為180mm，活塞桿直徑為50mm。若活塞每分鐘往復(fù)55次，其理論流量為若干？又實(shí)驗(yàn)測(cè)得此泵在26.5min內(nèi)能使一直徑為3m的圓形貯槽的水位上升2.6m，試求泵的容積效率（即實(shí)際流量/理論流量）。解 活塞行程，活塞直徑，活塞截面積活塞桿直徑，活塞桿截面積活塞往復(fù)頻率 理論流量 實(shí)際流量 容積效率 氣體輸送機(jī)械【2-14】有一臺(tái)離心式通風(fēng)

11、機(jī)進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，測(cè)得的數(shù)據(jù)如下：空氣溫度為20，風(fēng)機(jī)出口的表壓為230Pa，入口的真空度為150Pa，送風(fēng)量為。吸入管與排出管的內(nèi)徑分別為300mm及250mm，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為，所需軸功率為0.81kW。試求風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓、靜風(fēng)壓及全風(fēng)壓效率。解 已知風(fēng)量，吸入管內(nèi)徑，排出管內(nèi)徑吸入管風(fēng)速 排出管風(fēng)速 ，下，空氣密度進(jìn)口動(dòng)壓 出口動(dòng)壓 進(jìn)口靜壓 ，出口靜壓 全風(fēng)壓 靜風(fēng)壓 已知軸功率 有效功率 全風(fēng)壓效率 【2-15】倉(cāng)庫(kù)里有一臺(tái)離心式通風(fēng)機(jī)，其銘牌上的流量為，全風(fēng)壓為1.569kPa?，F(xiàn)想用它輸送密度為的氣體，氣體流量為，全風(fēng)壓為1.3kPa。試問(wèn)該風(fēng)機(jī)是否能用？解 通風(fēng)機(jī)銘牌上的風(fēng)量與全風(fēng)壓是在標(biāo)定條件(20，101.325kPa)下用空氣測(cè)定的，標(biāo)定條件下空氣的密度為。現(xiàn)在把氣體在操作條件下的流量及全風(fēng)壓1.3