化工原理 大题 第二章

第二章 习题

1. 在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26 m 3/h 时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152 kPa 和24.7 kPa ，轴功率为

2.45 kW ，转速为2900 r/min 。若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m ，泵的进、出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略不计。试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。

解：在真空表和压强表测压口处所在的截面11'-和22'-间列柏努利方

程，得

2

2

1

1

2

2

12,12

22e f p u p u z H z H

g

g

g

g

ρρ-+

+

+=+

+

+

∑

其

中

：

210.4z z m

-=4

12.

4710

p P a =

-⨯表压

5

21.52

10p P a =⨯(表压) 12u u =

,12

0f H

-

=∑

则泵的有效压头为：

5

21

213

(1.520.247)10

()0.418.41109.81

e p p H z z m g

ρ-+⨯=-+=+

=⨯

泵的效率3

2618.4110

100%53.2%1023600102 2.45

e e Q H N

ρη⨯⨯=

=

⨯=⨯⨯

该效率下泵的性能为：

3

26/Q m h = 18.14H m =53.2%η= 2.45N kW =

3. 常压贮槽内盛有石油产品，其密度为760 kg/m 3，黏度小于20 cSt ，在贮存条件下饱和蒸气压为80kPa ，现拟用65Y -60B 型油泵将此油品以15 m 3/h 的流量送往表压强为177 kPa 的设备内。贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5 m ，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1 m 和4 m 。试核算该泵是否合用。

若油泵位于贮槽液面以下 1.2m 处，问此泵能否正常操作?当地大气压按101.33kPa 计。

解：要核算此泵是否合用，应根据题给条件计算在输送任务下管路所需压头

,e e H Q 的值，然后与泵能提供的压头数值比较。

由本教材附录24 (2)查得65Y -60B 泵的性能如下：

3

19.8/Q m h

=，38e

H m

=，2950/m in r r =，

3.75e N kW =，55%η=，() 2.7r N PSH m =

在贮槽液面11'-与输送管出口外侧截面22'-间列柏努利方程，并以

截面11'-为位能基准面，得

2

2

1

1

2

2

12,12

22e f p u p u z H z H

g

g

g

g

ρρ-+

+

+=+

+

+

∑

其中，215z z m -= 10()p =表压 2177()p kPa =表压

120u u =≈

,12

145f H

m -

=+=∑

3

760/k g m ρ= 代入方程，得完成任务所需的压头为

3

17710

5533.74387609.81

e H m H m

⨯=+

+=<=⨯

所需流量3

3

15/19.8/e Q m h Q m h =<=，符合 要求。

由已知条件确定此泵是否合用应核 算泵的安装高度，验证能否避免气蚀。 由柏努利方程，完成任务所需的压头： ,01

()a v

g r f p p H NPSH H

g

ρ-

-=

-- 3

(101.3380)

10

2.710.84

7609.81

m -⨯=

--=-

⨯

泵的安装高度 1.2m -低于安装高度g H ，故此泵能正常使用。

5. 用3B33A 型离心泵从敞口水槽中将70℃清水输送到它处，槽内液面恒定。输水量为35～45 m 3/h ，在最大流量下吸入管路的压头损失为1 m ，液体在吸入管路的动压头可忽略。试求离心泵的允许安装高度。

当地大气压98.1 kPa 。在输水量范围下泵的允许吸上真空度为6.4 m 和5.0 m 。 解：由附录查得操作条件下清水的饱和蒸汽压，将已知的'5S

H m

=换算后

代入2

1

01

()2g s f u H H H

g

-=-

-

∑便可求出

g

H 。

由附录可知70C

时3

977.8/kg m ρ=水，

3

31.16410Pa ρ=⨯v

221000'(10)(0.24)a v

s s H O a H O p p H H g p ρρ⎡⎤=+---⨯⎢⎥⎢⎥⎣⎦

33

3

98.11031.16410

10005(10)(0.24)977.89.819.8110977.8⎡⎤⨯⨯=+---⨯⎢⎥⨯⨯⎣⎦

2.037m =

由此可知泵的允许装高度为

2

1

,01

2.30710 1.0372g S f u H H H

m g

-=-

-=--=∑

6. 用离心泵从敞口贮槽向密闭高位槽输送清水，两槽液面恒定。输水量为40 m 3/h 。两槽液面间垂直距离为12 m ，管径为1024mm mm

φ⨯

，管长(包括

所有局部阻力的当量长度)为100 m ，密闭高位槽内表压强为9.81×104Pa ，流动在阻力平方区，摩擦系数为0.015，试求：

(1) 管路特性方程； (2) 泵的压头。

解：(1）以贮槽液面为11'-，并作为位能基准面，以高位槽液面为22'-，

在11'-和22'-之间列柏努利方程，得

2

,122e f p

u

H z H

g

g

ρ-

∆∆=∆+

+

+

∑

其中：12z m ∆= 398.110p kPa ∆=⨯

20u ∆= 代入上述数据可得