化工原理习题

【带泵管路】

【1】采用离心泵将45m3/h水从水池送至一水洗塔，已知水洗塔塔顶表压为，管路系统吸入段管长为50m(包括局部阻力当量长度，下同)，泵出口阀全开时排出管线长度为273m，所用管线规格均为Φ108×4，管内流体流动阻力系数为，其它数据如图所示，试求：

1. 完成以上输送任务，管路所需泵的压头；

2. 现有一台离心泵，其特性曲线方程为H=，（单位：H，m；q

V

，m3/h）该泵能否满足需要若在上述管路中使用该离心泵，求在泵出口阀门全开的条件下泵的工作点，此时泵的有效功率为多少

3. 若通过调节阀门使流量达到45m3/h，则损失在阀门上的压头为多少

4. 若水温度升高，使水的密度下降（假设粘度不变），请说明泵的工作点怎

样变化，并图示泵工作点的变化情况。

1.

s/

m

.

.

.

u59

1

1

785

3600

45

2

=

⨯

⨯

=

2

4905050273 1.59

150.02430 10009.810.129.81 e

H m

+

=++⨯⨯=

⨯⨯

2. 管路特性曲线方程为：

23200.00495(/)v He q m h =+

泵的特性曲线方程为：H=，联立求解得：

h

/m .q m

.H v 313484731==

有效功率

31.4748.1310009.81 4.133600100036001000

v e Hq g P kw ρ⨯⨯⨯===⨯⨯

3. 阀门损失压头：

222500.008500.0084533.8200.00495453033.830 3.8v H q m

He m H m

=-=-⨯==+⨯=∆=-=

4. 密度下降，管路特性曲线截距增大，流量变小，压头增加。

【2】如图所示的一输水管路。用泵将水池中的水输送到敞口高位槽，管道直径

均为mm 4108⨯Φ，泵的进、出口管路上分别安装有真空表和压力表。已知在阀门全开时，水池液面至入口真空表所在截面的管路长50m ，真空表所在截面至高位槽液面的管路长150m （均包括局部阻力的当量长度）。设流动已进入阻力平方区，摩擦系数03.0=λ。管路的输水量为36m 3/h 。水的密度3/1000m kg =ρ，系统为稳态流动，两水池液面高度保持不变。试求： （1）泵入口真空表的读数是多少kPa ；

（2）离心泵的有效压头是多少m ；若泵的效率为=η，泵的轴功率为多少kW ；

（3）写出该系统管路特性曲线方程；

（4）若选用特性曲线可表示为2

031.065V q H -=的单泵，式中，H 的单位为

m ，V q 的单位为m 3/h ，通过计算说明该泵能否满足以上输送要求； （5）若采用两台这样的泵并联操作，并联后系统的输水量为多少m 3/h 。（注：并联后的管路特性曲线可近似认为与单泵操作时的管路特性曲线相同）

（1）管道直径：m mm d 1.010042108==⨯-= 管路中水的流速为：s m d q u V

/27.11

.0785.03600

/364

2

2

=⨯=

=

π 取水池液面为0-0截面，真空表所在液面为2-2截面，列柏努利方程可得：

kPa

Pa p p h g

p g u z g p g u z f 33.422.4233381

.9227.11.05003.081.9100081.9227.130002222

222

022

220200-=-=⨯⨯⨯+⨯+⨯+=+++++=++∑-ρρ

真空表的读数为：

（2）取水池液面为0-0截面，高位槽液面为3-3截面，列柏努利方程可得：

m

H H h g

p g u z H g p g u z e e f e 93.3481

.9227.11.01505003.00030000222

3

032330200=⨯⨯++++=++++++=+++∑-ρρ

泵的效率为=η，则：

34.9336/360010009.81

5711.1 5.710.6

e

e V P H q g

Pa W kW ρηη

⨯⨯⨯=

==

==

（3）管路特性曲线为：

2200330303

2

22

22(

)501500.7850.13600

00030000.030.129.81

300.0038f v

V

u p u p z He z h g g g g

q He He q ρρ-+++=++++⨯⨯+++=+++⨯⨯

⨯=+∑ （4）采用特性曲线为q V H 2

031.065-=的泵时，输送36m 3/h 的水，能够提供的

扬程是：

m m H q V 93.3482.2436031.065031.06522

<=⨯-=-=

故该泵不能满足输送要求。

（5） 并联操作时，其特性曲线可表示为：

2

200775.0654

V

V q q B k H -=-

= 管路特性曲线为：

2

300.0038V He q =+

令 22

3650.00775300.003855.05/V V V H He

q q q m h

=-=+=

并联后系统的输水量为55.05m 3/h 。

【3】采用离心泵将水从水池送至一加压塔