化工原理：流體輸送設(shè)備作業(yè)2017含答案

一、填空題

1、一離心泵在一管路系統(tǒng)中工作，要求流量能力為（0小，閥門全開時(shí)管路所需揚(yáng)程為H「m,而在泵

的性能曲線上與Q對應(yīng)的揚(yáng)程為Hm，效率為n,則閥門關(guān)小損失的功率為（（H-He）QpgZn）占泵的

軸功率的（（H-He）/H*100%）

2、離心泵在工作時(shí)，其工作點(diǎn)是由離心泵的特性曲線和

管路的特性曲線確定

3、被輸送流體的溫度提高，對提高泵的安裝高度不利；提高上游容器的操作壓強(qiáng)，則對安裝

高度有利。

二：問答題

1、根據(jù)化工原理所學(xué)內(nèi)容，提出一種測量液體粘度的簡易方法并敘述其原理。

依式Ap=32uuP/d選定一長1,管徑d,用U形壓差計(jì)測壓差A(yù)p,用測速管測速u,即可用上式算出

粘度

2、離心泵發(fā)生“汽蝕”的主要原因是什么？

原因是葉輪進(jìn)口處的壓力降至被輸送的飽和蒸汽壓，引起部分流件汽化

3、離心泵的氣縛現(xiàn)象與氣蝕現(xiàn)象的概念，危害及避免措施。

4、離心泵與旋渦泵在操作上有什么不同？

離心泵：用出口閥調(diào)節(jié)流量；啟動(dòng)時(shí)關(guān)出口閥。

旋渦泵：用回流支路來調(diào)節(jié)流量，啟動(dòng)時(shí)出口閥全開。

5、為什么調(diào)節(jié)流量的閥門一般均不裝在離心泵的吸入管路上？

V（pa-pl）/Pg=Zl+ul2/2g+Shfs

Pl隨6￡hfs增大而降低

泵的吸上高度不僅與允許吸上“真空度”Hs有關(guān)，還與泵吸入管內(nèi)的壓頭損失有關(guān)而62hfs又與21e

成正比。為了保證泵在實(shí)際操作中不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象要盡量減小吸入管的阻力。這就要求吸上管路短而直

且無調(diào)節(jié)閥門，以使6Zhf盡量小。因此，調(diào)節(jié)流量的閥門一般不裝在吸入管路上，而裝在出口管路上。

6、為什么離心泵的殼體要做成蝸殼形？

使部分動(dòng)能有效地轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，減少能量損失

7、用一單級懸壁式B形熱心泵，將水由槽A送到槽B試問：

（1）為了調(diào)節(jié)流量，擬裝一調(diào)節(jié)閥，應(yīng)裝在何處？說明理由

（2）調(diào)節(jié)閥開大時(shí)試說明裝在泵進(jìn)口和出口處的真空表及壓力表將如何變化？

（1）為了調(diào)節(jié)流量，擬裝??調(diào)節(jié)閥，應(yīng)裝在何處？說明理由

（2）調(diào)節(jié)閥開大時(shí)試說明裝在泵進(jìn)口和出口處的真空表及壓力表將如何變化？

D裝在泵的出口。因裝上吸入管阻力提高，使安裝高度降低，在條件不變的情況下，會(huì)容

易造成汽車蝕發(fā)生，損壞葉輪，所以應(yīng)裝在出口。5分

②在0-0與1T之間列能量平衡式（柏式）：5分

EOgZl+Ul2/2+Pl/p+EhfO-l

E0=const.gZl=const.

???閥門大時(shí)，Ut

而Ut導(dǎo)致EhfO-lt和UI2/2f,從而導(dǎo)致Pl/PI

即：Pl上的讀數(shù)（真空度）增大（而絕對壓力下降）。

在0-0與2-2之間列柏式：

W+E0=gZ2+U22/2+p2/p+Zhfo-2

V閥開大使U2t導(dǎo)致U12/2t和￡hfO-2t

另一方面泵的新工作點(diǎn)處H下降(亦即W下降)，故P1/P也下降

???壓力表2的讀數(shù)P2也降低。

三、計(jì)算題

1.在用水測定離心泵性能的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)流量為26m3/h時(shí)，泵出口處壓強(qiáng)表和入口處真空表的讀數(shù)分別

為152kPa和24.7kPa,軸功率為2.45kw,轉(zhuǎn)速為2900r/min,若真空表和壓強(qiáng)表兩測壓口間的垂直距離

為0.4m,泵的進(jìn)出口管徑相同，兩測壓口間管路流動(dòng)阻力可忽略不計(jì)，試求該泵的效率，并列出該效

率下泵的性能。

取20℃時(shí)水的密度p=998.2Kg/m3

解：取20℃時(shí)水的密度P=998.2Kg/m3

在泵出口和入口處列伯努利方程

u.72g+P1/Pg+H=山2/2g+P2/Pg+1+Z

一泵進(jìn)出口管徑相同,U1=U2

不計(jì)兩測壓口見管路流動(dòng)阻力Ht-=0

/.Pi/Pg+H=P2/Pg+Z

H=(P2-P1)/pg+Z=0.4+(152+24.7)X107998.2X9.8

=18.46m

該泵的效率n=QHPg/N=26X18.46X998.2X9.8/(2.45X103X3600)

=53.2.%

2、用一離心泵將冷卻水由貯水池送至高位槽。已知高位槽液面比貯水池液面高出10m,管路總長(包

括局部阻力的當(dāng)量長度在內(nèi))為400m,管內(nèi)徑為75mm,摩擦系數(shù)為0.03。該泵的特性曲線為

H=18-0.6XK)6Q2試求：

(1)管路特性曲線

(2)泵工作時(shí)的流量和揚(yáng)程

已知：h=10w

l+le=400w

d=0.075/n

2=0.03

/7=18-0.6xl06g2

求：⑴乩=/(Q)

(2)。、H

,J/+D8

,Pl-Px

解：（1）由He=Z「Z\+--------rzt------r?Q；

PS2gVd)Tgd

400]

5

得H,10+0.03x0.075J萬2gx0.07542=10+4.1795X10Q^

⑵而//=18-0.6xl06G2

所以10+4.1795xlO522=18-0.6xl06G2

解之：Q=J------——?=2.8034xI。7加3/5=1009z?3M

V10.1795xlO5

所以H=10+4.1795x105x(2.8034x10-3)"=13.284^

3、如圖所示，用泵將水從貯槽送至敞口高位槽，兩槽液面均恒定不變,

輸送管路尺寸為（|）83X3.5mm,泵的進(jìn)出口管道上分別安裝有真空表和壓

力表，真空表安裝位置離貯槽的水面高度Hi為4.8m,壓力表安裝位置

離貯槽的水面高度出為5m。當(dāng)輸水量為36nl3/h時(shí)，進(jìn)水管道全部阻力

損失為1.96J/kg,出水管道全部阻力損失為4.9J/kg,壓力表讀數(shù)為

2.452X10%泵的效率為70%,水的密度p為lOOOkg/m：試求:

（1）求泵的揚(yáng)程和升揚(yáng)高度？Hi

（2）泵所需的實(shí)際功率為多少kW?0

（3）真空表的讀數(shù)為多少kgf/cm??

（1）兩槽液面的高度差H

在壓力表所在截面2-2'與高位槽液面3-3'間列柏努利方程

以貯槽液面為基準(zhǔn)水平面，得：

g%+乎+gH(十5+Z的,2-3

其中，￡〃r.2-3=4.9J/kg,5=0,P3=O,

P2=2.452XIffPa,Hj=5m,Ur=Vs/A=2.205m/s

?u2.20522.452xlO54.9

代入上式得:H=5+-------+------------------=29.74/n

2x9.811000>9.819.81

在1-1和2-2截面上列伯努利方程

gZ]+^+￡+He=gZ2+^~+￡+Z%2

Hc=30.46m

（2）泵所需的實(shí)際功率

在貯槽液面0-0'與高位槽液面3-3'間列柏努利方程，以貯槽液面為基準(zhǔn)水平面，有:

g"o+￡+￡+卬<.=g"-^~+￡+￡%,0-3

其中，>也小3=6.864.9J/kg,uf=U3=O,ps=P3=0,H（pO,H=29.4m

代入方程求得：以二298.64J/kg,Ws=Vsp=x1000=10^/5

故N,=W、xW；=2986.4卬，n=7佻,N=%=4.27&w

<3）真空表的讀數(shù)

在貯槽液面0-0'與真空表截面1-1'間列柏努利方程，有：

g”（）+^T~+—+=g"[+++2+2〃九0-1

2P2P

其中，z%

=1.96J/kg,H<FO,^UO=O,2po=0,HI=4.8m,Uj=2.205m/s

=-1000(9.81x4.8+^^-+1.96)=-5.15X104P?

代入上式得，Pi

4.用泵將20℃水從物§嘮泗媵。.協(xié)為1.5X105pa的密閉容器，兩槽液面均恒定不變，二者之間的垂直

距離16m。輸送管路尺寸為（|>l（）8X4mm的無健鋼管，吸入管長為20m,排出管長為100m（各段管長均

包括所有局部阻力的當(dāng)量長度）。當(dāng)閥門為3/4開度時(shí)，真空表讀數(shù)為42700Pa,兩測壓口的垂直距圈為

0.5m,敞II貯槽到真空表之間的垂直距離為3米，忽略兩測壓I」之間的阻力，摩擦系數(shù)可取為0.02。試

求：

（1）閥門3/4開度時(shí)管路的流量（irP/h）；

（2）壓強(qiáng)表讀數(shù)（Pa）；

（3）泵的壓頭（m）；

（4）若泵的軸功率為IOkW,求泵的效率;

（5）若離心泵運(yùn)行?年后發(fā)現(xiàn)有氣縛現(xiàn)象，試分析其原因。

解：（1）閥門3/4開度時(shí)管路的流量（n？/h）；

在貯槽液面0-0'與真空表所在截面IT'間列柏努利方程。以0-0'截面為基準(zhǔn)水平面，有:

，。+”=馬或+紅

2gpg+22%.OT

▼1十?-^-=0.02x—x

其中,=0.204M；,

2g0.12x9.81

z（i=0,uo=0,po=O（表壓），zi=3m,pi=-42700Pa（表壓）

代入上式，得：UF2.3m/s,Q=—d2u=65/w31h

4

⑵壓強(qiáng)表讀數(shù)（Pa）；

在壓力表所在截面2-2'與容器液面3-3'間列柏努利方程。仍以0-0'截面為基準(zhǔn)水平面，有:

3.5+空+4=16+。+!^+。.02x旦至

2g1000g1000xg0.12x9.81

解得，分3窈X/"力（表壓）

（3）泵的壓頭（m）；

在真空表與壓力表所在截面間列柏努利方程，可得,

口/、P，-P1口八V3.23xio5+0.427xlO5八

H=(z-z.)+———+H=0.5+--------------------+0

2pgff1000X9.81

=37.8/2/

(4)泵的有效功率

zHQp37.8x65x1000，

Ne=—=-------------=6.687kw

1023600x102

故〃=Ne/N=66.87%

（5）若面心泵運(yùn)行一年后發(fā)現(xiàn)有氣縛現(xiàn)象，原因是進(jìn)口管有泄露。

5、用離心泵將20C水經(jīng)總管分別送至A,B容器內(nèi)，總管流量為89nl3/h,總管直徑為

（l）127X5mmo原出口壓強(qiáng)為1.93X105Pa,容器B內(nèi)水面上方表壓為

lkgf/c裙，總管的流動(dòng)阻力可忽略，各設(shè)備間的相對位置如本題附圖所

示。試求：（1）離心泵的有效壓頭H（2）兩支管的壓頭損失及…，

Hf,o-B,o

解：(1)離心泵的有效壓頭

總管流速u=V/A

而八二3600XJi/4X(117)2X10-6

u=2.3m/s

在原水槽處與壓強(qiáng)計(jì)管口處去截面列伯努利方程

Zog+We=U72+PO/P+Z???總管流動(dòng)阻力不計(jì)￡h1二0

We=U2/2+Po/P-Zog

=2.372+1.93X107998.2-2X9.81

=176.38J/Kg

???有效壓頭He=We/g=17.98m

⑵兩支管的壓頭損失

在貯水槽和A、B表面分別列伯努利方程

Zog+WG=Zig+Pi/P+￡hn

Zog+We=Z2g+P2/P+Lhf2得到兩支管的能量損失分別為

￡hfl=Zog+We-(Zig+PI/P)

=2X9.81+176.38-(16X9.81+0)

=39.04J/Kg

Ehf2=Zog+We-(Z2g+P2/P)

=2X9.81+176.38-(8X9.81+101.33X107998.2)

=16.0J/Kg

工壓頭損失H,i=Lhfi/g=3.98m

Hf2=Lhf2/g=1.63m

6、圖示離心泵管路系統(tǒng)，吸入管直徑di=80mm,長L=6m,阻力系數(shù)________________2j_|2

箱二0.02壓出管直徑d2=60mm,長12=13m,阻力系數(shù)%=0.03,在壓出管

C出裝有閥門，其局部阻力系數(shù)，=6.4,吸入管路和排出管路各有一

個(gè)90°彎；=0.75o管路兩端水面高度差H=10m,泵進(jìn)口高于水面2m,

管內(nèi)水流量為12L/s。試求：1

(1)每千克流體需從泵獲得多少機(jī)械能？

(2)泵進(jìn)，出口斷面的壓強(qiáng)PA和PB各為多少？

(3)如果是高位槽中的水沿同樣管路向下流出，管內(nèi)流量不1二L1

變，問是否需要安裝離心泵？

解：(1)泵吸入管內(nèi)的流速為

4V4xl2xK)3

ui=----=------------=2.397w/s,

血f^-xO.082

泵壓出管內(nèi)的流速為

d：2.39x0.0820,

u=-4-%=---------=-----=4.24m/s

2d；-0.062

在斷面IT和2-2之間列機(jī)械能衡算式，并移項(xiàng)整理得

...P\-P\〃2~一“Jv/

W=―L+一o

P2

Az5.=g〃=9.18x10=98.1//Kg,

P

勺J。，

Zhfg=(43+&+晨)，+(4'^+4+么+￡)^~

42d22

=(0.02x—+0.5+0.75)x

0.082

134742

+(0.03x—+6.4+0.75+1)x-y-=139.5J/Kg

W=98.1+139.5=237.6//Kg

(2)以斷面IT為基準(zhǔn)，在斷面IT和A之間列機(jī)械能衡算是可得

—如一仁一hLQ13X1°5-9.18x2-^

pp8A2〃/『八

10002

2392

-(0.02x——4-0.5+0.75)x-^—=7\J/Kg

0.08

PA=9.06x10,巴

在斷面B和2-2之間列機(jī)械能衡算式可得

PB_O(7