化工原理第2章流體輸送機械

第二章流體輸送機械【2-1】某離心泵用15℃的水進行性能實驗，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壓截面間的垂直距離為350mm，吸入管與壓出管內徑分別為350mm及310mm，試求泵的揚程。V解15℃995.7kgm3q540m3VpM350kPapV30kPa（表壓）壓力表與真空表測壓點垂直距離h00.35md10.35m，d2流 uqV540/36001.56m/11d 11 dd uu1 1.99m/ 1 0.312 p u2揚 Ηh V 350103(30103 (1.99)20.35 0.3538.90.07839.3m【22】原來用于輸送水的離心泵現(xiàn)改為輸送密度為1400kg/m3的水溶液，其他性質可視為與水相同。若管路狀況不變，泵前后兩個開口容器的液面間的高度不變，試說明：(1)泵的壓頭（揚程）有無變化；(2)若在泵出口裝一壓力表，其讀數(shù)有無變化；(3)泵的軸功率有無變化。解(1)液體密度增大，離心泵的壓頭（揚程）不變。（見教材(2)液體密度增大，則出口壓力表讀數(shù)將增大。(3)增大，則軸功率PqVgH【2-3】某臺離心泵在轉速為1450r/min時，水的流量為18m3/h，揚程為20m(H2O)。試求：(1)泵的有效功率，水的密度為1000kg/m3;(2)若將泵的轉速調節(jié)到1250r/min時，泵的流量與揚程將變?yōu)槎嗌伲?(1)已知qV18m/h,H20m水柱，1000kg/ 有效功

qgH

10009.8120 (2)轉

1450rmin

轉 n21250r/ 流 n218125015.5m3/nV Vn1

揚

n

1250H220 14.9mHO柱 n n1

1450 4m且維持恒定。已知輸送管路為45mm×2.5mm，在泵出口閥門全開的情況下，0.02H286105q2（qm3/s，H m1200kg/m3的堿液，則離心泵的工作點有何變 解（1）管路特性方程HHkq 其 H0Δzg41039.81k8lΣle0.02 203.23105 d 3.1429.81故管路特性方 H143.23105qV離心泵特性方 H286105qV兩式聯(lián) 286105qV2143.23105qVqV3.89103m3/s，H H0Δz'g412009.81VH12.33.23105qV 286105q212.33.23105q Vq'4.12103m3/s，H'V【2-5】在一化工生產(chǎn)車間，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，管內徑為75mm，管路總長（包括局部阻力的當量長度在內）400m。流體流動處于阻力平方區(qū)，摩擦系數(shù)為0.03。流體流經(jīng)換熱器的局部阻力n2900rminH

特性曲線數(shù)據(jù)見下表 習題2-5a附Vq/m3 V H/ 試求：(1)管路特性方程；(2)工作點的流量與揚程；(3)若采用改變轉速的方法，使第(2)問求得的工作點流量調節(jié)到3.5103m3／s，應將轉速調節(jié)到多少？（參看例2-3解d0.075m,lle400m0.03, 管路特性方 HH HZp10010mH k

d d 29.81 (0.075)5(0.075)4 VH105.02105V管路特性曲線的qVHq/m3V0H/工作點流量 0.0045m3/s，揚程H19.8mH 將工作點流量從

0.0045m3/s調節(jié)到 0.0035m3/s，泵的轉速應由2900r/min

0.0035m3/s代入管路特性方程，求得 H105.02105(0.0035)216.1mH V等效率方 HV系 KHC16.1q qV得等效率方 H1.31106Vqq／m30H/0n2900r/min的泵特性曲線與等效率曲線的交點D 0.004m3/s,H21mH 習題2-5b

0.0035m3/snnqVC29000.00352538r/ D

nDnC10029002538100 轉速變化小于20%【2-6】若習題2-5第2問改為兩臺泵并聯(lián)操作，管路特性曲線不變，試求泵工作點的流量與揚程。 習題2-6附圖中點A為工作

0.0053m3sH23.7m水柱習題2-6

習題2-7【2-7】若習題2-4第2問改為兩臺泵串聯(lián)操作，管路特性曲線不變，試求工作點的解2-7附圖中點AqV0.0061msH30.02m3【2-8】用型號為IS6550125的離心泵，將敞口水槽中的水送出，吸入管路的壓頭損失為4m，當?shù)丨h(huán)境大氣的絕對壓力為98kPa。試求：(1)20℃時泵的安裝高度，(2)80℃時泵的安裝高度。解已知環(huán)境大氣壓力p098kPa（絕壓）吸入管Hf4m(H2O)，查得泵的汽蝕余量20℃的水，飽和蒸氣壓pV23.38kPa998.2kg3p (9823.38)Hg

= Vh

24998.220℃水時，泵的安裝高度Hg80℃的水，飽和蒸氣壓pV47.38kPa971.8kg3p (9847.38)Hg

= Vh

24輸送80℃水時，泵的安裝高度Hg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，問該泵能否正常操作？解p (8572.12)Hg

= Vh

3.01.5850Hg實＝2.5mHg，說明此泵安裝不當，泵不能正常操作，會發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。為保證泵的正常操作，泵應至少安裝在液面下方3.5m或更低。習題2-10【2-10】用離心泵輸送80℃熱水，今提出如下兩種方案（見習題2-10習題2-10（包括局部阻力的當量長度）相同，離心泵的汽蝕余h2m。試問這兩種流程方案是否能完成輸送任務？為什么？環(huán)境大氣壓力為101.33kPa。 水在80℃時飽和蒸氣壓pV47.38kPa，密0971.8kgm3h2mp0p (101.3347.38)Hg

= Vh

971.8

2Hf3.66H第(2)方案的安裝高度Hg7mHg，不能完成輸送任務。第(1)方案的安裝高度Hg1m若13.66Hf．則Hf4.66m【2-11】用離心泵從江中取水送入貯水池內，池中水面高出江面20m，管路長度（包括局部阻力的當量長度）為45m。水溫為20℃，管壁相對粗糙度=0.001d為20～25m3/h。(1)試選擇適當管徑；(2)試選擇一臺離心泵。 20℃水的998.2kg/m3,1.004103Paslled

25m3/V從教材表1-3中選管路中水的流速u2.5d 0.0595m選公稱直徑65mm的低壓流體輸送用焊接鋼管管徑為75.5mm3.75mmd75.53.75268mm最后計算流 ud

25/

此流速在表1-4中的1.5～3.0ms揚 HZg2gH

p0,u20,Z20Redu0.0681.91998.2 ll H 0218 2.68f揚 H202.6822.68

d 0.0682有效功率

qgH

998.29.8122.681540W1.54 設泵的效率軸功 PPe=1.54=2.37 選用離心泵IS6550汽蝕余量h2～2.5m?！?-12】有一臺離心泵的額定流量為16.8m3/h，揚程為18m。試問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中？敞口貯槽與高位設備的液位垂直距離為8.5m。管路的管徑為75.5mm3.75mm124m（包括直管長度與所有管件的當量長度），摩擦系數(shù)為0.03解

250L/min2506015m3/流 uqV15/36001.15m/d

l 壓頭HZ e 8.5 0.068流量與壓頭都略小于額定值，該泵可以用?！?-13】有一臺雙動往復泵，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55次，其理論流量為若干？又實驗測得此泵在26.5min內能使一直徑為3m的圓形貯槽的水位上升2.6m，試求泵的容積效率（即實際流量/理論 活塞行程S300mm03m，活塞直徑D0.18m，活塞截面積AD2 d005mad2活塞往復頻 n551／min理論流

018

0 V

322.610693m3

/容積效 qV實/qV理0.693/0.807【2-14】有一臺離心式通風機進行性能實驗，測得的數(shù)據(jù)如下：空氣溫度為20℃，風機出口的表壓為230Pa，入口的真空度為150Pa，送風量為3900m3/h。吸入管與排出管的內徑分別為300mm及250mm，風機轉速為1450r/min，所需軸功率為0.81kW。試求風機的全風壓、靜風壓及全風壓效率。解q3900m3hd0.3m

V吸入管風 uqV3900/3600

15.3m/11d 11 dd 0.3排出管風 uu1 22m/ 1 0.252 t20℃p101.325kPa=1.205kgp 進口動p

1.205出口動 p 2 d 進口靜 ps1150Pa，出口靜 ps2全風 靜風 pstptpd2532292已知軸功 P0.81kW有效功 PptqV5323900

Pe576 【2-15】倉庫里有一臺離心式通風機，其銘牌上的流量為1.27103m3/h，全風壓為1.569kPa?，F(xiàn)想用它輸送密度為1.0kg/m3的氣體，氣體流量為1.27103m3h1.3kPa 通風機銘牌上的風量與全風壓是在標定條件(20℃，101.325kPa)下用空氣測定的，標定條件下空氣的密度為1.2kg/m3?，F(xiàn)在把氣體在操作條件下的流量1.27103m3/h及全風壓1.3kPa換算為標定條件下的風量qV0及全風壓pt0。

1.27103 1.058103m3/pt

1.31.2

被輸送氣在標定條件下的風量及全風壓都稍低于通風機銘牌上的風量及全風壓，該【2-16】有溫度為25℃、流量為60m3/min的空氣，從101kPa壓縮到505kPa（均為絕對壓力），絕熱指數(shù)為1.4，試求空氣絕熱壓縮后的溫度，并求等溫壓縮和絕熱