化工原理 第二章 习题课

列两液面的机械能衡算 H z 8 L
2
式，并演化为管路方程 8 0 . 02 50 3 . 14 0 . 04 9 . 81 60
2 5 2
d g
2 5 3
q V 10
q V 10 224 q V
2
2
当 q V 0 . 21 m / min 时； 管路需要 H 10 224 0 . 21 19 . 9 m
2 u2 L1 u 2 d 2
L3 反 应 器
2
冷 却 器
L1
吸入口不负压，即
p 入 ＝ （表）， p 最小。 0
2
L2
泵
L1 u 0 . 03 20 2 p 1 g z 900 (1 ) 9 . 81 900 2 20 . 1 KPa d 2 0 . 03 2
5 2
得 q V 14 . 8 m / h （总管）。
五、用离心泵将水送至10m处的高位槽，流量Q＝0.21m3/min， 管长L＝50m（包括局部阻力当量长度，管径40mm，λ ＝ 0.02, 试问（1）选用He＝40－222qV2（m3/min）的泵是否适用？ （2）管路不变，泵运行后， 流量为多少？ （3）为使流量满足要求，用出口阀门调节，则消耗阀门上的 阻力损失应为多少？
2 v
g
'
P
g
＝0m，
把 H e 30 , q v 2 ; H e 24 . 3 , q v 1 . 8 代入
'
即
P
K＝7.5min2/m5。
g
＝ 0， K 7 . 5。
二、选择题： 1）如图离心泵输水管路， 若水槽液面上升0.5m， 则：（A）Q增加，H减少； P2 （B）Q减少，H增加； （C）Q，H都不变， P1和P2绝对压增加； （D）Q，H都不变， P1和P2绝对压减少； 由于是循环管路，管路特性没变，工作点不变， 因此A，B错； 由于液面上升，即安装高度下降， P1绝对压增加， P2绝对压也增加。 答案：C。
2
10m
泵能提供 H e 40 222 0 . 21 30 . 2 m
2
此泵能够用。
管路不变，联立管路和泵方程
H 10 224 q V 和 H e 40 222 q V
2 3 3 2
得 q V 0 . 259 m / min 0 . 21 m / min 为了达到需求的流量， H
第二章 流体输送机械
——习题课
一、填充题： 1）属正位移泵形式，除往复泵外，还有隔膜泵，齿轮泵。 2）产生离心泵气缚的原因是泵内存在空气（密度小，真空度 太小），避免气缚的方法有灌泵、装底阀、密封良好。 3）造成离心泵汽蚀的原因是叶轮进口处真空度太大，增加离 心泵安装高度的措施有减小进口管路阻力和增大液面压强。 4）往复式泵的流量调节方法有装旁路阀和调节活塞行程，频 率。 5）启动离心泵前，应先排气和关出口阀门；启动往复泵前， 应先检查旁路阀门是否打开。 6）用同一离心泵分别输送密度为ρ 1和ρ 2＝ ρ 1两种液体，已 知两者流量相同， 则He2＝ He1，N2＝1.2N1。
3）有一水平放置的圆形敞口盛水容器，绕中心轴作等角速度旋 转，已知Z1， Z2，R则转速n（转/分）为：_______。 （A） 2 R ( Z 1 Z 2 ) g （B） 60 2 g ( Z 1 Z 2 ) 0 .5
R
30
1
（C） 2 R 离心力场静力学方程为
p gz
三、图示循环管路，已知管长L1＝L2＝20m， L3＝30m，冷却器其 他管件Le＝0，管径d＝30mm，λ ＝0.03，循环Q＝1.413L/s， ρ ＝900kg/m3,冷却器液面至泵吸入口垂直距离2m，试求： （1）泵的扬程？（2）为保证泵的吸入口不出现负压，冷却器液 面上方压强P应为多少？ 解：循环管路
K K
2
11）如图所示，泵在输送密度为ρ的液体时，流量qv现改 为ρ’的液体（ ρ’> ρ）时，流量为qv’，试问： （1）若qv’< qv时，P2<P1; （2）若qv’＝ qv时，P2＝P1。
（1）管路特性方程
H z
p 2 p1
g
Kq v
2
与泵特性方程无关
现 q v q v时，则
'
别列水面到两个出水口
6m O B 1
L1 u
2 1

'
L2 u
2 2
d 2g L1 u
2 1
d 2g L3 u
2 3
d 2g 同一台泵， 代入上方程：
3
d 2g
H H ，比较得 u 2 u 3 u 1 / 2。 H 6 2 . 22 10 q V ，与泵方程联立解。
'
p 2 p1
g
应增大 p 2 p1
增大，分母增大，要使
必需 p 2 p1
g
也增大
g
为负，即 p 2 p 1。
（2）流量不变，则Δ P不变，即P2＝P1。
12）某台操作中的离心泵，当转速为n时，离心泵工作点为A， A点的He＝30m， 在转速变化不大，符合 比例定律，等效。 Q＝2m3/min; 2 ' ' ' ' n qv n He 今将转速减慢为 ， n qv n He n‘＝ 0.9n 时， 2 ' ' qv 泵的工作点为B, He 即 q 若A和B点是等效的， H e v 2 则B点的压头 ' qv ' 30 0 . 9 2 24 . 3 m H e＝ H e He‘＝24.3m， q v 管路特性方程 P P 2 H Kq 中， 同时又要符合 H Kq v g
f
需减小阀门开度
30 . 2 19 . 9 10 . 3 m 或 h f 101 J / kg 。
续上题，两台泵并联时的流量能达到多少，两台串联时的流量 能达到多少？ 解：管路特性方程H＝10＋224qV2， 泵特性方程He＝40－222qV2； 串联泵特性方程He＝80－444qV2； 并联泵特性方程He＝40－55.5qV2； 解得Q串＝0.324m3/min; Q并＝0.328m3/min; 如管路特性方程H＝10＋336qV2 解得Q串＝0.3m3/min Q并＝0.277m3/min;
四、如图，两塔均敞口，已知d均为40mm，λ＝0.02，吸入口L1＝10m，压出口 L2＝70m（均包括局部阻力）， 泵He＝22－7.2×105qV2。式中He：m，qV：m3/s。试求： 1）B阀全关时泵的流量； 2）B阀全开L3＝70m时，泵的流量（忽略泵出口到O点的管长）。
1） B 阀关，为简单管路，管 H z 8 L 路方程为： 8 0 . 02 80 3 . 14 0 . 04 9 . 81
H
10）两敞口容器间用离心泵输水，已知转速为n1时， 泵流量qv1 ＝100L/s，扬程He1＝16m；转速为n2时，泵流 量qv2 ＝120L/s，扬程He2＝20m，则容器液面的垂直距离 为6.91m。
H P
g
Kq v ，在阻力平方区，
2 2
K 不变，则
16 z 100 20 z 120 z 6.91m
7）如图示：两图管道相同， λ 为常数，使－qv2＝ qv1， 泵的扬程需多大。 He＝2H 8）离心通风机输送ρ＝1.2kg/m3 空气时，流量为6000m3/h, 全风压2.354kPa，若用来输送ρ‘＝1.2kg/m3 空气时， 流量仍为6000m3/h，全风压为2.746kPa。 9）如图泵输送水时，压力 表读数为P，流量为qv， 若保持qv不变，液体的密 度增大，μ 不变，则以下 参数的变化：P 增大， He 不变，Pa 增大。
2 g ( Z 1 Z 2 ) 0 .5
r
2 2
（D）
R
2 g ( Z 1 Z 2 ) 0 .5
常数（即 P 71中间公式） 缘点与中心点分别为：
2 液面各点压强相等，边
gZ 1 R
2 2
R
2
2
gZ
2
2
2
g ( Z 1 Z 2 )， 2 n 60 ，即 n 30
1 R
2 g ( Z 1 Z 2 ) 0 .5

R
2 g ( Z 1 Z 2 ) 0 .5
答案：D
4）已知泵特性方程He＝20－2qV2，管路特性方程H＝10＋8qV2， （qV2单位为m3/s），现使两台相同型号的泵组合操作后使 流量 Q＝1.6 m3/s，下列结论_______正确。 （A）串联， （B）并联， （C）串，并联均可，（D）无法满足。 管路特性方程H＝10＋8qV2＝10＋8×1.62＝30.4m; 并联泵特性方程He＝20－2（qV/2)2 <20m 不行； 串联泵特性方程He＝2(20－2qV2)＝40－4×1.62＝29.76m； 也不行。 答案：D
P1
2）常用下，100°C水槽面距泵 入口垂直距离Z至少为▁▁m。 已知泵（NPSH）r=4.5m,吸入 管路阻力损失为2mH2O。 （A）10m，（B）7m，（C）4m，（D）>0m即可。
H
g
zp0g Nhomakorabea
pv
g
H
f ( 0 1 )
[( NPSH ) c 0 . 5 ]
p0＝pV＝1atm； 即Hg＝7m。 答案B
u 4 qV
d
2

4 0 . 001413 3 . 14 0 . 03 L u