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

22112212,1222e f p u p u z H z H g g g g ρρ-+++=+++∑ 其中：210.4z z m -=41 2.4710()p Pa =-?表压 52 1.5210p Pa =?(表压) 12u u =

,120f H -=∑

则泵的有效压头为： 5

21213(1.520.247)10()0.418.41109.81

e p p H z z m g ρ-+?=-+=+=? 泵的效率3

2618.4110100%53.2%1023600102 2.45

e e Q H N ρη??==?=?? 该效率下泵的性能为：

326/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：

319.8/Q m h =，38e H m =，2950/min r r =，

3.75e N kW =，55%η=，() 2.7r NPSH 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

22112212,1222e f p u p u z H z H g g g g

ρρ-+++=+++∑ 其中，2

15z z m -= 10()p =表压 2177()p kPa =表压 120u u =≈ ,12145f H m -=+=∑ 3760/kg m ρ=

代入方程，得完成任务所需的压头为

3

177105533.74387609.81

e H m H m ?=++=<=? 所需流量3315/19.8/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 2.710.847609.81

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2101()2g s f u H H H g

-=--∑便可求出g H 。 由附录可知70C o 时3977.8/kg m ρ=水，

331.16410Pa ρ=?v

221000'(10)(0.24)a v s s H O a H O p p H H g p ρρ??=+---???????

33

398.11031.1641010005(10)(0.24)977.89.819.8110977.8????=+---???????

2.037m =

由此可知泵的允许装高度为

21,01 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

3

,12,12398.1101222109.81

e f f H H H --?=++=+?∑∑ 管路摩擦阻力损失

22

,12248()()2e

e e

f l l l l Q u H d

g d g d λξλξπ-++=+=+∑∑∑∑∑

24222100080.015 1.689100.0940.0949.81

e e Q Q π=??=??? (2e Q 以

3/m s 为单位） 42

22 1.69010e e H Q =+?

(2）将40/3600Q =代入以

3/m s 为单位的计算式 4

24022 1.69010()24.13600H m =+??= 8. 用两台离心泵从水池向高位槽送水，单台泵的特性曲线方程为6225110H Q =-?；管路特性曲线方程可近似表示为

5210110e e H Q =+?，两式中Q 的单位为m 3/s ，H 的单位为m 。 试问两泵如何组合才能使输液量大?(输水过程为定态流动)

解：两泵并联时，流量加倍，压头不变，故并联泵的特性曲线方程为

H 并6

2621102525 2.5104

Q Q ?=-=-? 令e H H =并，可求得并联泵的流量，即52621011025 2.510Q Q +?=-?，

解得3

0.00655/Q m h = 两台泵串联时，流量不变，压头加倍，故串联泵的特性曲线方程为 H 串

62622(25110)50210Q Q =-?=-? 同理，52621011050210Q Q +?=-?，

解得

30.00436/Q m h = 结果表明，并联泵的流量高于串联泵的流量。

x02a02063

用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（ ）

A. 送水量增加，整个管路阻力损失减少

B. 送水量增加，整个管路阻力损失增大

C. 送水量增加，泵的轴功率不变

D. 送水量增加，泵的轴功率下降

x02a02066

离心泵最常用的调节方法是 ( )

A. 改变吸入管路中阀门开度

B. 改变压出管路中阀门的开度

C. 安置回流支路，改变循环量的大小

D. 车削离心泵的叶轮

x02b02114

操作条件下允许吸上真空高度为H s ，允许的最大安装高度为H g,max ，泵的入口

速度为u1，∑H f,0-1为吸入管路单位重量液体的阻力损失，则 ( )

A. H g,max = H s

B. H g,max = H s ＋u12/2g

C. H g,max = H s －∑H f,0-1

D. H g,max = H s －u12/2g －∑H f,0-1

x02a02092

离心泵停车时要( )

A 先关出口阀后断电

B 先断电后关出口阀

C 先关出口阀先断电均可

D 单级式的先断电，多级式的先关出口阀

t02a02016

离心泵常采用____________调节流量，往复泵常采用_____________调节流量。

t02a02003

①离心泵的轴封装置主要有两种：ａ；ｂ。

②管路特性曲线的一般表达式是。

t02b02050

离心泵用出口阀调节流量实质上是改变_________曲线，用改变转速来调节流量实质上是改变________曲线，旋涡泵常采用________方法来调节流量。

w02b05042

为什么离心泵的壳体要做成蜗壳形？

使部分动能有效地转变为静压能，减少能量损失。