(02)第二章 流体输送机械 课后答案【khdaw_lxywyl】
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1
kh
–2
H e H 38 m
2 gdH 2 9.81 0.1 38 m=1960 m 0.02 1.382 u 2
da
h2/m5
课
由于启动离心泵之前p A =p C ,于是 p =0 K Z g
后
答
w.
案
网
解： （1）管路特性方程 甲、乙两地油罐液面分别取作 1-1’与 2-2’截面，以水平管轴线为基准面，在两截面之间 列柏努利方程，得到
w.
泵的特性方程 则 解得：
管路特性方程
kh
q=4.52×10
单台泵的特性方程为
H e 8.8 5.2 105 qe2
H 28 4.2 10 5 q 2
–3
联立两方程，得到
ห้องสมุดไป่ตู้
ww
Pe Hqs g 19.42 4.52 103 1000 9.81 W=861 W
105 14.402 1104 1.147 1 HT 0.0175 Pa=10483 Pa 0.6 2
1.2 Pa=10967 Pa 1.147
da
u 2
2 hf
课
11．用离心通风机将 50 ℃、101.3 kPa的空气通过内径为 600 mm，总长 105 m（包括所 有局部阻力当量长度）的水平管道送至某表压为 1×104 Pa的设备中。空气的输送量为 1.5× 摩擦系数可取为 0.0175。 现库房中有一台离心通风机， 其性能为： 转速 1450 min-1， 104 m3/h。 风量 1.6×104 m3/h，风压为 1.2×104 Pa。试核算该风机是否合用。 解：将操作条件的风压和风量来换算库存风机是否合用。
H /m
在实验范围内，摩擦系数变化不大，管路特性方程为
3 H e 12 80.0qe2 （q e 的单位为m /min）
试确定此管路中的 q、H 和 P(η=81%)
3
kh
泵的安装高度为 2.0 m。 6． 用离心泵将真空精馏塔的釜残液送至常压贮罐。 塔底液面上的绝对压力为 32.5 kPa(即 输送温度下溶液的饱和蒸汽压)。已知：吸入管路压头损失为 1.46 m，泵的必需气蚀余量为 2.3 m，该泵安装在塔内液面下 3.0 m 处。试核算该泵能否正常操作。 解：泵的允许安装高度为 p pv Hg a NPSH H f,01 g
H e /m
12.0
12.8
案
q e / (m /min)
3
网
习题 7 0 0.1 0.2
w.
附表 2 0.3 0.4 19.2 24.8 H=19.42 m
4
15.2
3 H e 8.8 5.2 105 qe2 （q e 的单位为m /s）
H 28 4.2 10 5 q 2
试求泵的流量、压头和有效功率。 解：联立管路和泵的特性方程便可求泵的工作点对应的q、H，进而计算P e 。
(60 220) 10 3 H H 1 H 2 h0 0.5 m 29.04m 1000 9.81
w.
Hqs g 29.04 57.61 1000 9.81 100% =68% 1000 P 3600 1000 6.7 在指定转速下，泵的性能参数为：q=57.61 m3/h H=29.04 m P=6.7 kW η=68% 3．对于习题 2 的实验装置，若分别改变如下参数，试求新操作条件下泵的流量、压头 和轴功率（假如泵的效率保持不变） 。 3 ； （1）改送密度为 1220 kg/m 的果汁（其他性质与水相近） （2）泵的转速降至 2610 r/min。 解：由习题 2 求得：q=57.61 m3/h H=29.04 m P=6.7 kW （1）改送果汁 改送果汁后，q，H 不变，P 随 ρ 加大而增加，即 1220 P P 6.7 1.22kW=8.174kW 1000 (2) 降低泵的转速 根据比例定律，降低转速后有关参数为
l le
2．用离心泵（转速为 2900 r/min）进行性能参数测定实验。在某流量下泵入口真空表 和出口压力表的读数分别为 60 kPa和 220 kPa， 两测压口之间垂直距离为 0.5 m， 泵的轴功率
为 6.7 kW。泵吸入管和排出管内径均为 80 mm，吸入管中流动阻力可表达为 hf,01 3.0u12 。离心泵的安装高度为 2.5 m，实验是在 20 ℃，98.1 kPa的 （u 1 为吸入管内水的流速，m/s）
da
课
后
答
Hg HS
u12 H f,0 1 5.3 0.61 2.4 2.29m 2g
w.
案
原安装高度（3.51 m）需下降 1.5 m 才能不发生气蚀现象。 5．对于习题 4 的输送任务，若选用 3B57 型水泵，其操作条件下（55 ℃清水）的允许 吸上真空度为 5.3 m，试确定离心泵的安装高度。 解：为确保泵的安全运行，应以 55 ℃热水为基准确定安装高度。
第二章 流体输送机械
1．用离心油泵将甲地油罐的油品送到乙地油罐。管路情况如本题附图所示。启动泵之 前A、C两压力表的读数相等。启动离心泵并将出口阀调至某开度时，输油量为 39 m3/h，此 时泵的压头为 38 m。已知输油管内径为 100 mm，摩擦系数为 0.02；油品密度为 810 kg/m3。 试求（1）管路特性方程； （2）输油管线的总长度（包括所有局部阻力当量长度） 。
co
m
条件下进行。试计算泵的流量、压头和效率。 解： （1）泵的流量 由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式（池中水面为基准面） ，得到
0 gZ1
p1
u12 h f ,01 2
将有关数据代入上式并整理，得
u1 3.184 m/s
则
π 3 3 q ( 0.082 3.184 3600) m /h=57.61 m /h 4 (2) 泵的扬程
网
co
（2）输送 55 ℃清水的允许安装高度 55 ℃清水的密度为 985.7 kg/m3，饱和蒸汽压为 15.733 kPa
m
H g 3.51 m
习题 7 附图
0 0 0.1 0.2 0.3 0.4
习题 7 附图
P
Hqs 29.0 0.455 1000 kW=2.66 kW 102 60 102 0.81
40
q～H
30 H/m 20 10
M
q e ～H e
(2) 两台泵的串联
8.8 5.2 10 5 q 2 2 (28 4.2 10 5 q 2 )
解得： q=5.89×10 3 m3/s=21.2 m3/h 在本题条件下，两台泵串联可获得较大的输水量 21.2 m3/h。 10．采用一台三效单动往复泵，将敞口贮槽中密度为 1200 kg/m3的粘稠液体送至表压为 1.62×103 kPa的高位槽中，两容器中液面维持恒差 8 m，管路系统总压头损失为 4 m。已知 泵的活塞直径为 70 mm，冲程为 225 mm，往复次数为 200 min-1，泵的容积效率和总效率分 别为 0.96 和 0.91。试求泵的流量、压头和轴功率。 解： （1）往复泵的实际流量
9．对于习题 8 的管路系统，若用两台规格相同的离心泵（单台泵的特性方程与习题 8 相同）组合操作，试求可能的最大输水量。 解：本题旨在比较离心泵的并联和串联的效果。 （1）两台泵的并联
q 8.8 5.2 10 5 q 2 28 4.2 10 5 ( ) 2 2 –3 3 3 q=5.54×10 m /s=19.95 m /h
5
kh
m 1.205
u
H T 10483
1104 pm 101300 Pa=106300Pa 2
106300 293 kg/m3=1.147 kg/m3 101330 323
Vs pv 15000 101300 m/s=14.40 m/s π 2 π 2 d pm 3600 0.6 106300 4 4
4．用离心泵（转速为 2900 r/min）将 20 ℃的清水以 60 m3/h的流量送至敞口容器。此 流量下吸入管路的压头损失和动压头分别为 2.4 m和 0.61 m。规定泵入口的真空度不能大于 64 kPa。泵的必需气蚀余量为 3.5 m。试求（1）泵的安装高度（当地大气压为 100 kPa） ； （2） 若改送 55 ℃的清水，泵的安装高度是否合适。
式中 则
pa pv 0 g
ww
w.
q (m /min)
3
H g [ ( 2.3 0.5) 1.46 ]m -4.26m
泵的允许安装位置应在塔内液面下 4.26m 处，实际安装高度为–3.0m，故泵在操作时 可能发生气蚀现象。为安全运行，离心泵应再下移 1.5 m。 7．在指定转速下，用 20 ℃的清水对离心泵进行性能测试，测得 q～H 数据如本题附表 所示。 习题 7 附表 1 0 37.2 0.1 38.0 0.2 37 0.3 34.5 0.4 31.8 0.5 28.5
即
64 103 H g 0.61 2.4 1000 9.81
则
Hg
(100 15.733) 10 3 pa pv (3.5 0.5) 2.4 m=2.31m ( NPSH ) H f,0 1 = g 985.7 9.81
2
kh
3
da
课
后
答
案
(3) 泵的效率
w.
网
co
m
3.5u12
60 10 3 2.5 9.81 35.48 1000
解：(1) 泵的安装高度 在水池液面和泵入口截面之间列柏努利方程式（水池液面为基准面） ，得
pa p1 u2 ( H g 1 H f,01 ) 2g g
da
（q的单位为m3/s） m3/s
课
注意：在低流量时，q～H 曲线出现峰值。 8．用离心泵将水库中的清水送至灌溉渠，两液面维持恒差 8.8 m，管内流动在阻力平方 区，管路特性方程为
后
答
co
q / (m3/min) 0.5 32.0
m
0.5
解：该题是用作图法确定泵的工 作点。 由题给实验数据作出q～H曲线。 同时计算出对应流量下管路所要求的 H e ，在同一坐标图中作q e ～H e 曲线， 如本题附图所示。 两曲线的交点M即泵在此管路中 的工作点，由图读得q=0.455 m3/min， H=29.0 m，则
–
H H e (8
1.62 106 4) m=149.6 m 1200 9.81
H T ( p2 p1 )
ww
w.
则
库存风机的风量q=1.6×104 m3/h，风压H T =1.2×104 Pa均大于管路要求（q e =1.5×104 m3/h，H T =10967 Pa） ，故风机合用。 12．有一台单动往复压缩机，余隙系数为 0.06，气体的入口温度为 20 ℃，绝热压缩指 数为 1.4，要求压缩比为 9，试求（1）单级压缩的容积系数和气体的出口温度； （2）两级压 缩的容积系数和第一级气体的出口温度； （3）往复压缩机的压缩极限。 解： （1）单级压缩的容积系数和气体的出口温度
2610 3 3 q 57 .61 m h 51 .85 m h 2900
2610 H 29.04 m 23.52m 2900
2
ww
2610 P 6.7 kW 4.884kW 2900
习题 1 附图
H e K Bqe2
则 又
H e Bqe2
B [38 /(39) 2 ] h2/m5=2.5×10
则
3 H e 2.5 10 2 qe2 （q e 的单位为m /h）
ww
w.
H l le u 2 d 2g
于是
（2）输油管线总长度
39 π u 0.01 m/s=1.38 m/s 3600 4
kh
–2
H e H 38 m
2 gdH 2 9.81 0.1 38 m=1960 m 0.02 1.382 u 2
da
h2/m5
课
由于启动离心泵之前p A =p C ,于是 p =0 K Z g
后
答
w.
案
网
解： （1）管路特性方程 甲、乙两地油罐液面分别取作 1-1’与 2-2’截面，以水平管轴线为基准面，在两截面之间 列柏努利方程，得到
w.
泵的特性方程 则 解得：
管路特性方程
kh
q=4.52×10
单台泵的特性方程为
H e 8.8 5.2 105 qe2
H 28 4.2 10 5 q 2
–3
联立两方程，得到
ห้องสมุดไป่ตู้
ww
Pe Hqs g 19.42 4.52 103 1000 9.81 W=861 W
105 14.402 1104 1.147 1 HT 0.0175 Pa=10483 Pa 0.6 2
1.2 Pa=10967 Pa 1.147
da
u 2
2 hf
课
11．用离心通风机将 50 ℃、101.3 kPa的空气通过内径为 600 mm，总长 105 m（包括所 有局部阻力当量长度）的水平管道送至某表压为 1×104 Pa的设备中。空气的输送量为 1.5× 摩擦系数可取为 0.0175。 现库房中有一台离心通风机， 其性能为： 转速 1450 min-1， 104 m3/h。 风量 1.6×104 m3/h，风压为 1.2×104 Pa。试核算该风机是否合用。 解：将操作条件的风压和风量来换算库存风机是否合用。
H /m
在实验范围内，摩擦系数变化不大，管路特性方程为
3 H e 12 80.0qe2 （q e 的单位为m /min）
试确定此管路中的 q、H 和 P(η=81%)
3
kh
泵的安装高度为 2.0 m。 6． 用离心泵将真空精馏塔的釜残液送至常压贮罐。 塔底液面上的绝对压力为 32.5 kPa(即 输送温度下溶液的饱和蒸汽压)。已知：吸入管路压头损失为 1.46 m，泵的必需气蚀余量为 2.3 m，该泵安装在塔内液面下 3.0 m 处。试核算该泵能否正常操作。 解：泵的允许安装高度为 p pv Hg a NPSH H f,01 g
H e /m
12.0
12.8
案
q e / (m /min)
3
网
习题 7 0 0.1 0.2
w.
附表 2 0.3 0.4 19.2 24.8 H=19.42 m
4
15.2
3 H e 8.8 5.2 105 qe2 （q e 的单位为m /s）
H 28 4.2 10 5 q 2
试求泵的流量、压头和有效功率。 解：联立管路和泵的特性方程便可求泵的工作点对应的q、H，进而计算P e 。
(60 220) 10 3 H H 1 H 2 h0 0.5 m 29.04m 1000 9.81
w.
Hqs g 29.04 57.61 1000 9.81 100% =68% 1000 P 3600 1000 6.7 在指定转速下，泵的性能参数为：q=57.61 m3/h H=29.04 m P=6.7 kW η=68% 3．对于习题 2 的实验装置，若分别改变如下参数，试求新操作条件下泵的流量、压头 和轴功率（假如泵的效率保持不变） 。 3 ； （1）改送密度为 1220 kg/m 的果汁（其他性质与水相近） （2）泵的转速降至 2610 r/min。 解：由习题 2 求得：q=57.61 m3/h H=29.04 m P=6.7 kW （1）改送果汁 改送果汁后，q，H 不变，P 随 ρ 加大而增加，即 1220 P P 6.7 1.22kW=8.174kW 1000 (2) 降低泵的转速 根据比例定律，降低转速后有关参数为
l le
2．用离心泵（转速为 2900 r/min）进行性能参数测定实验。在某流量下泵入口真空表 和出口压力表的读数分别为 60 kPa和 220 kPa， 两测压口之间垂直距离为 0.5 m， 泵的轴功率
为 6.7 kW。泵吸入管和排出管内径均为 80 mm，吸入管中流动阻力可表达为 hf,01 3.0u12 。离心泵的安装高度为 2.5 m，实验是在 20 ℃，98.1 kPa的 （u 1 为吸入管内水的流速，m/s）
da
课
后
答
Hg HS
u12 H f,0 1 5.3 0.61 2.4 2.29m 2g
w.
案
原安装高度（3.51 m）需下降 1.5 m 才能不发生气蚀现象。 5．对于习题 4 的输送任务，若选用 3B57 型水泵，其操作条件下（55 ℃清水）的允许 吸上真空度为 5.3 m，试确定离心泵的安装高度。 解：为确保泵的安全运行，应以 55 ℃热水为基准确定安装高度。
第二章 流体输送机械
1．用离心油泵将甲地油罐的油品送到乙地油罐。管路情况如本题附图所示。启动泵之 前A、C两压力表的读数相等。启动离心泵并将出口阀调至某开度时，输油量为 39 m3/h，此 时泵的压头为 38 m。已知输油管内径为 100 mm，摩擦系数为 0.02；油品密度为 810 kg/m3。 试求（1）管路特性方程； （2）输油管线的总长度（包括所有局部阻力当量长度） 。
co
m
条件下进行。试计算泵的流量、压头和效率。 解： （1）泵的流量 由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式（池中水面为基准面） ，得到
0 gZ1
p1
u12 h f ,01 2
将有关数据代入上式并整理，得
u1 3.184 m/s
则
π 3 3 q ( 0.082 3.184 3600) m /h=57.61 m /h 4 (2) 泵的扬程
网
co
（2）输送 55 ℃清水的允许安装高度 55 ℃清水的密度为 985.7 kg/m3，饱和蒸汽压为 15.733 kPa
m
H g 3.51 m
习题 7 附图
0 0 0.1 0.2 0.3 0.4
习题 7 附图
P
Hqs 29.0 0.455 1000 kW=2.66 kW 102 60 102 0.81
40
q～H
30 H/m 20 10
M
q e ～H e
(2) 两台泵的串联
8.8 5.2 10 5 q 2 2 (28 4.2 10 5 q 2 )
解得： q=5.89×10 3 m3/s=21.2 m3/h 在本题条件下，两台泵串联可获得较大的输水量 21.2 m3/h。 10．采用一台三效单动往复泵，将敞口贮槽中密度为 1200 kg/m3的粘稠液体送至表压为 1.62×103 kPa的高位槽中，两容器中液面维持恒差 8 m，管路系统总压头损失为 4 m。已知 泵的活塞直径为 70 mm，冲程为 225 mm，往复次数为 200 min-1，泵的容积效率和总效率分 别为 0.96 和 0.91。试求泵的流量、压头和轴功率。 解： （1）往复泵的实际流量
9．对于习题 8 的管路系统，若用两台规格相同的离心泵（单台泵的特性方程与习题 8 相同）组合操作，试求可能的最大输水量。 解：本题旨在比较离心泵的并联和串联的效果。 （1）两台泵的并联
q 8.8 5.2 10 5 q 2 28 4.2 10 5 ( ) 2 2 –3 3 3 q=5.54×10 m /s=19.95 m /h
5
kh
m 1.205
u
H T 10483
1104 pm 101300 Pa=106300Pa 2
106300 293 kg/m3=1.147 kg/m3 101330 323
Vs pv 15000 101300 m/s=14.40 m/s π 2 π 2 d pm 3600 0.6 106300 4 4
4．用离心泵（转速为 2900 r/min）将 20 ℃的清水以 60 m3/h的流量送至敞口容器。此 流量下吸入管路的压头损失和动压头分别为 2.4 m和 0.61 m。规定泵入口的真空度不能大于 64 kPa。泵的必需气蚀余量为 3.5 m。试求（1）泵的安装高度（当地大气压为 100 kPa） ； （2） 若改送 55 ℃的清水，泵的安装高度是否合适。
式中 则
pa pv 0 g
ww
w.
q (m /min)
3
H g [ ( 2.3 0.5) 1.46 ]m -4.26m
泵的允许安装位置应在塔内液面下 4.26m 处，实际安装高度为–3.0m，故泵在操作时 可能发生气蚀现象。为安全运行，离心泵应再下移 1.5 m。 7．在指定转速下，用 20 ℃的清水对离心泵进行性能测试，测得 q～H 数据如本题附表 所示。 习题 7 附表 1 0 37.2 0.1 38.0 0.2 37 0.3 34.5 0.4 31.8 0.5 28.5
即
64 103 H g 0.61 2.4 1000 9.81
则
Hg
(100 15.733) 10 3 pa pv (3.5 0.5) 2.4 m=2.31m ( NPSH ) H f,0 1 = g 985.7 9.81
2
kh
3
da
课
后
答
案
(3) 泵的效率
w.
网
co
m
3.5u12
60 10 3 2.5 9.81 35.48 1000
解：(1) 泵的安装高度 在水池液面和泵入口截面之间列柏努利方程式（水池液面为基准面） ，得
pa p1 u2 ( H g 1 H f,01 ) 2g g
da
（q的单位为m3/s） m3/s
课
注意：在低流量时，q～H 曲线出现峰值。 8．用离心泵将水库中的清水送至灌溉渠，两液面维持恒差 8.8 m，管内流动在阻力平方 区，管路特性方程为
后
答
co
q / (m3/min) 0.5 32.0
m
0.5
解：该题是用作图法确定泵的工 作点。 由题给实验数据作出q～H曲线。 同时计算出对应流量下管路所要求的 H e ，在同一坐标图中作q e ～H e 曲线， 如本题附图所示。 两曲线的交点M即泵在此管路中 的工作点，由图读得q=0.455 m3/min， H=29.0 m，则
–
H H e (8
1.62 106 4) m=149.6 m 1200 9.81
H T ( p2 p1 )
ww
w.
则
库存风机的风量q=1.6×104 m3/h，风压H T =1.2×104 Pa均大于管路要求（q e =1.5×104 m3/h，H T =10967 Pa） ，故风机合用。 12．有一台单动往复压缩机，余隙系数为 0.06，气体的入口温度为 20 ℃，绝热压缩指 数为 1.4，要求压缩比为 9，试求（1）单级压缩的容积系数和气体的出口温度； （2）两级压 缩的容积系数和第一级气体的出口温度； （3）往复压缩机的压缩极限。 解： （1）单级压缩的容积系数和气体的出口温度
2610 3 3 q 57 .61 m h 51 .85 m h 2900
2610 H 29.04 m 23.52m 2900
2
ww
2610 P 6.7 kW 4.884kW 2900
习题 1 附图
H e K Bqe2
则 又
H e Bqe2
B [38 /(39) 2 ] h2/m5=2.5×10
则
3 H e 2.5 10 2 qe2 （q e 的单位为m /h）
ww
w.
H l le u 2 d 2g
于是
（2）输油管线总长度
39 π u 0.01 m/s=1.38 m/s 3600 4