化工原理流体输送机械习题答案

利 用 等 效 率 下 的 比 例 定律 可 以 求 出c点 转 速 ：
qvc qvD
nc nD
nc
qvc qvD
.nD
2600r / min
转速变化的百分数为：
2900 2600 100% 10.2% 20% 2900
在 比 例 定 律 适 用 范 围 内。
2-8 用离心泵输送80℃热水，今提出如下两 种方案（如习题2-8附图所示）。若二方案 的管路长度（包括局部阻力的当量长度） 相同，离心泵的气蚀余量△h=2m,环境大 气压力为101.33kPa。试问这两种流程方案 师傅能完成输送任务？为什么?
（1）试选择适当管径；
（2）试选择一台离心泵。
解 ：20℃水 998.2kg / m3 , 1.005103
qv1 20m 3 / h, qv2 25m 3 / h
d1
4qv1 0.053m
3600u
d2
4qv2 0.059m
3600u
选 用 低 压 流 体 输 送 用 焊接 钢 管 外 径75.5mm，
可 以 选 用IS 65 50 160
H1 1m 3.667；H 2 7m 3.667
第 一 种 方 案 可 以 完 成 任务 ；
第 二 种 方 案 不 能 完 成 任务 。
2-9 用离心泵从江中取水送入贮水池内，池中 水面高出江面20m，管路长度（包括局部阻 力的当量长度）为45m。水温为20℃，关闭 相对粗糙度ε/d=0.001。要求输水量为20～ 25m3/h。
根据离心泵在不同转速下的等效率方程：
Hc q2
HD q2
K
Vc
VD
qvc 0.0035m 3 / s时Hc 16.2m
Hc q2
HD q2
K
16.2 0.00352
1.324106
Vc
VD
所以过C点的等效率曲线为：
等效率曲线为：H 1.324106qV 2
在 图 中 作 出 此 曲 线 ， 得到D点qvD 0.0039m3 / s
qv/(m3/s) 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 H/m 26 25.5 24.5 23 21 18.5 15.5 12 8.5
试求：（1）管路特性 方程;
(2)工作点的流量与扬 程；
（3）若采用改变转速 的方法，将第（2）问 求得的工作点流量调 节到3.5×10-3m3/s,应 将转速调节到多少？
8m
7m
1m
(1)
(2)
习题 2-8 附图
解 ： 查80℃水PV 47.38KPa , 971.8kg / m3
Hg允 许
P0 PV
g
h
Hf
8m
7m
1m
(101.33 47.38)103
2
971.8 9.8
(1)
Hf
(2) 习题 2-8 附图
3.667 H f 3.667
10m 换 热 器
习题2-4 附图
解 ： 已 知h 10m,d 0.075m, l le 400m,
0.03, 32
(1)可 得 ：K
8
2g
(
l
le d5
d4
)
5.0 105
管路特性曲线为：
H 10 5.0 105 qv2
解 ：(2)由 题 中 数 据 作 出 离 心 泵的 特 性 曲 线 图 ， 如 下 图 同 时 将 管 路 特 性 曲 线 也绘 于 图 上 得 到 工 作 点 的流 量 和 压 头 为 ：
(2)读数增大。在离心泵出口压力表处和
1-1所在位置列伯努利方程:
Ｈ
H
z
p g
u2 2g
Hf
1ｇ
1
改输送流体后，因扬程不变,阻力损失与流 速有关，流速不变，阻力损失不变，两液 面高度不变。
所以有
p2'
'g
p2
g
' p2' p2
2-4 在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换 热器送到另一敞口高位槽，如习题2-4附图所示。 已知高位槽液面比贮水池液面高出10米，管内径为75毫 米，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400米。 液体流动处于阻力平方区，摩擦系数为0.03。流体流经换热 器的局部阻力系数为ζ=32。 离心泵在转速n=2900r/min时的H-qv特性曲线数据见下表。
因 为 离 心 力 与 物 质 的 质量 成 正 比 ， 即 与 物 质 的密 度 成 正 比 。
液 体 在 离 心 力 作 用 下 ，从 低 压p1变 为 高 压p2排 出 。
（p2
p1
)与
密
度
成
正
比
，
所
以p2
g
p1
与
密
度Байду номын сангаас
无
关
。
泵的轴功率P qv gH ,其他条件不变的
情 况 下 ，P随 密 度 增 大 而 增 大
查图可得: qvc 0.0035m3 / s时Hc 16.2m
由于新工作点C与原工作点A不在等效 率曲线上，所以不能用比例定律直接从原 工作点下的流量、扬程、转速换算到新工 作点流量、扬程下的转速。
为了求出新工作点C下的转速，首先要 在2900r/min泵的特性曲线上找到与新工作 点C等效的工作点D，C点与D点的数据才符 合比例定律。
内 径68m m.
管 内 实 际 流 速 ：u
qv
3600
d2
4
带 入 数 据 得 ：u 1.53 ~ 1.91m / s
查 表 得 0.023
管路压头损失为：
Hf
( l le
d
) u2
2g
带 入 数 据 得： H f 1.8 ~ 2.8 H Z H f 21.8 ~ 22.8
第二章 流体输送机械习题
2-2. 原来用于输送水的离心泵,现改为输送密 度为1400kg/m3的水溶液，其他性质可视 为与水相同。若管路状况不变，泵前后两 个开口容器的液面间的高度不变，试说明 （1）泵压头有无变化； （2）若在泵出口装一压力表，其读数有无 变化； （3）泵的轴功率有无变化。
解 ： （1） 泵 的 扬 程 无 变 化 。
H 19.8，qv 4.4 103
90
85
80
75
泵的特征曲线
70 65 60
管路的特性曲线 等效率曲线
55
50
H/m
45
40
35
30
25 20
DA
15
10
C
5
0
-0.0010.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009
qv/(m.s-1)