化工原理复习题

用50Y-60型离心油泵将减压精馏塔底的液体产品送至储槽，其流程如本例附图所示。塔底液面上的压力0p =36.5kPa,塔底至泵入口管路的

压头损失为1.2。泵安装在塔底液面以下3.5米，试计算泵的安装高度是否正确。

解：由泵的性能表查得，油泵的必需气蚀余量r h ∆=2.3m 。泵的允许安装高度计算式为

g H =()1-0f 05.0，H h g

p p v -+∆--ρ

在本例条件下，塔底液面上的压力即液体产品的饱和蒸气压，即

==v p p 036.5kPa

则 g H =()[]2.15.03.2++-m =-4.0m

泵的安装高度超过允许安装高度，操作时可能发生气蚀现象。

如图，用离心泵将20℃的清水（密度取为1000kg/m3）从水池送往敞口的高位槽，在泵的入口和出口分别装有真空表和压强表。泵在一定转速、阀门的开度C下，测得一组数据：泵的流量q、压头H、真空度p1、压强p2、功率P。现分别改变如下某一条件，试判断

上面五个参数将如何变化。

（1）将泵的出口阀C开度加大；

（2）改送密度为1260kg/m3的水溶液（其他性质与水相近）

（3）泵的转速提高10%；

（4）泵的叶轮直径减小3%。

解：截面和基准面的选取如附图1

（1）加大阀门C的开度

阀门开度加大，减小了管路局部阻力，从而改变了管路特性曲线，使泵的工作特点从由M→M’，如本题附图2所示。从图看出，此时流量加大、压头降低、泵的功率随q加大而增加。

泵入口真空表读数如何变化，可从0—0液面与泵入口管测压中心线之间列出伯努利方程来判断：

随q加大，u12/2g与∑h f0-1 增加，而(Z1-Z0)不变，故真空表的读数将变大。

据离心泵基本方程，对于后弯叶片，在泵的叶轮尺寸和转速一定的条件下，流量加大，泵的压头下降（泵的特性曲线显示同样的规律），因而泵的入口压力表读数p2 将随这离心泵流量q的加大而降低，泵的实验中也证实这一点。从0—0液面与2—2截面之间列伯努利方程，可得到与实验结果一致的结论。

（2）该送水溶液

从泵的理论流量方程和泵的基本方程看出，从泵的转速n,叶轮外径D2不变，且当p3 －p0 =0 时，泵的q和H与液体密度ρ无关，故改送水溶液这两个参数将不发生变化；而P=HQρ/102ƞ，P随ρ加大而增大，根据伯努利方程可判断泵的真空表和压力表读数均增大。（3）泵的转速提高10%

根据泵的比例定律：q2/q1 =n2 /n1 ；H2 /H1 =(n2/n1)2 ；P2/P1 =（n2/n1）3 可看出，随n的提高，泵的流量q、压头H、功率P均增大。同样，根据伯努利方程可判断泵的真空度和出口表压也上升。

（4）泵的叶轮直径减少3%

根据泵的切割定律：q’/q= D’2/D2; H’/H=( D’2/D2)2

P’/P=( D’2/D2)3 可见，q、H与P分别和D2的一次方、二次方及三次方的规律下降。根据伯努利方程可知真空表和压力表读数同时减小

思考题：

1、一定转速下，用离心泵向表压为50KPa 的密闭高位槽输送密度=1200kg/的水溶液。泵出口阀全开时，管路特性方程式为

H

e =2

2

g e

e

Bq

K

Bq

P

Z+

=

+

∆

+

∆

ρ

现分别改变如下操作条件，且改变条件前后流动均在阻力平方区，试判断管路特性方程式中参数变化趋势：

（1）关小泵的出口阀；

（2）改送20的清水；

（3）将高位槽改为常压；

答：在离心泵特性方程（或特性曲线）不变前提下，管路特性方程中各参数的变化趋势如下。

（1）关小泵的出口阀

关小阀门，局部阻力系数变大，B值增大，K值不变，

e

q变小。（2）改送20的清水

改送20的清水，变大，导致K值增大，B值不变，

e

q值变小。（3）将高位槽改为常压

将高位槽改为常压后，=0,K值变小，B值不变，

e

q值变大。

5.用IS80—65—125（n=2900r/min）型离心水泵将60O C的水（ρ=983.2kg/m3,p v=19.92kPa）送至密闭高位槽（压力表读数为49kPa），要求流量为43m3/h,提出如下图所示三种方案，三种方案的管径，粗糙度和管长（包括所有局部阻力的当量长度）均相同，且管路的总压头损失均为3m ，当地大气压为100kPa。试分析：

（1）三种安装方法是否都能将水送到高位槽中？若能送到，是否都能保证流量？泵的轴功率是否相同？

（2）其他条件都不变，改送水溶液（ρ=1200kg/m3,其他性质和

水相近），则泵出口压力表的读数，流量，压头和轴功率将如何变化？

（3）若将高位槽改为敞口，则送60℃的水和溶液（ρ=1200kg/m 3）的流量是否相同？

答：本题需解决两个问题，才能逐一回答上述问题。首先校核离心泵能否满足管路对流量和能量要求，第二步核算泵的允许安装高度。 管路要求的流量为43m 3/h 。压头由管路特性方程计算，即

H e =ΔZ+g P ρ∆+Bq e 2=(8+81.92.98310493

⨯⨯+3）m=16.1m IS80—65—125（n=2900r/min ）型离心泵的性能参数为q=50m 3/h,H=20m,η=75%,P=3.63kW,(NPSH)r=3.0m 。

从流量和压头来看，离心泵能满足管路要求。

下面核算离心泵的允许安装高度。

取吸入管路的压头损失H f,0-1=1m,则泵的允许安装高度为

H g =g p p v a ρ--(NPSH)-H f,0-1=[81

.92.9831092.19-1003⨯⨯）（-(3+0.5)-1]m=3.8m