离心泵发生气缚与气蚀现象的原因是什么

2、离心泵发生气缚与气蚀现象的原因是什么？有何危害？应如何消除?
解答要点：离心泵在启动过程中若泵壳内混有空气或未灌满泵，则泵壳内的流体在随电机作离心运动产生负压不足以吸入液体至泵壳内，泵象被“气体”缚住一样，称离心泵的气缚现象；危害是使电机空转，容易烧坏电机；避免或消除的方法是启动前灌泵并使泵壳内充满待输送的液体，启动时关闭出口阀。

当泵壳内吸入的液体在泵的吸入口处因压强减小恰好气化时，给泵壳内壁带来巨大的水力冲击，使壳壁象被“气体”腐蚀一样，该现象称为汽蚀现象；汽蚀的危害是损坏泵壳，同
3、刚安装好的一台离心泵，启动后出口阀已经开至最大，但不见水流出，试分析原因并采取措施使泵正常运行。

时也会使泵在工作中产生振动，损坏电机；降低泵高度能避免汽蚀现象的产生。

解答要点：原因可能有两个：
其一，启动前没灌泵，发生气缚现象，此时应停泵、灌泵，关闭出口阀后再启动。

其二，吸入管路被堵塞，此情况下应疏通管路后灌泵，关闭出口阀，然后启动泵。

4、试比较离心泵和往复泵的工作原理，适用范围和操作上有何异同？
解答要点：
工作原理：离心泵依靠旋转叶轮产生离心力，使其叶轮间形成负压，在大气压或吸入槽面压力作用下吸入液体，与此同时，被叶轮甩出的液体获得了较高的静压能及动能，再经逐渐扩大流道使部分动能转化为静压能，在出口处静压能达最大而将液体压出泵外。

往复泵是依靠泵缸内作往复运动的活塞，靠容积改变而吸液和排液。

其吸液过程都是靠压差，而排液过程，往复泵是通过活塞将机械能以辟压能的形式直接给予液体，使液体静压能提高而排液。

适用范围：离心泵适用于输送粘度不大的液体和悬浮液，流量大而扬程不太高的场合；往复泵适用输送高扬程，而流量不大的清洁液体。

操作：离心泵会发生气缚现象，故开泵前一定要灌液排汽，而往复泵无气缚现象，有自吸能力；离心泵开泵前应将出口阀关闭，以减少启动功率，而往复泵则须打开出口阀，否则会因排不出液体使压力急剧增大而损坏泵；离心泵流量调节常用出口阀，往复泵流量调节则应用旁路阀，等等。

1．固体粒子的沉降过程分__加速__阶段和__恒速__阶段。

沉降速度是指__恒速__阶段颗粒相对于__流体__的速度。

2．在重力场中，固粒的自由沉降速度与下列因素无关（D ）
A）粒子几何形状B）粒子几何尺寸C）粒子及流体密度D）流体的流速
3．在降尘室中除去某粒径的颗粒时，若降尘室高度增加一倍，则颗粒的沉降时间__加长一倍，气流速度__为原来的1/2 ，生产能力不变。

4．在斯托克斯区，颗粒的沉降速度与其直径的_2_次方成正比，而在牛顿区，与其直径的1/2 次方成正比。

5．沉降雷诺准数Ret越大，流体粘性对沉降速度的影响__越小__。

6．一球形石英粒子在空气中作滞流自由沉降。

若空气温度由20℃提高至50℃，则其沉降速度将__减小__。

7．降尘室操作时，气体的流动应控制在__层流__区。

8．含尘气体通过长4m、宽3m、高1m的降尘室，颗粒的沉降速度为0.03m/s，则降尘室的最大生产能力为__0.36 __m3/s。

9．降尘室内，颗粒可被分离的条件是气体在降尘室的停留时间大于颗粒的沉降时间。

10．理论上降尘室的生产能力与__底面积__和__沉降速度__有关，而与__高度__无关。

11．在降尘室内，粒径为60μm 的颗粒理论上能全部除去，则粒径为42μm 的颗粒能被
除去的分率为__49%__。

（沉降在滞流区）
12．在离心分离操作中，分离因数是指__ u T 2/Rg __。

某颗粒所在旋风分离器位置上的旋
转半径R ＝0.2m ，切向速度u T =20m/s ，则分离因数为__203.9__。

13．旋风分离器的分离效率随器身__直径 __的增大而减小。

14．工业上应用最广泛的间歇压滤机有__板框过滤机__和__叶滤机__，连续吸滤型过滤
机为__转筒真空过滤机__。

15．用板框压滤机恒压过滤某种悬浮液，其过滤方程式为q 2+0.062q =5×10-5θ，式中q 的
单位为m 3/m 2，θ的单位为s ，则过滤常数值及其单位为：K ＝_5×10-5___，qe ＝__0.031__，
θe ＝__19.2s __。

若该过滤机由635×635×2mm 的10个框组成，则其过滤面积A ＝__8.06__m 2，介质的虚
拟滤液体积Ve ＝__0.25__m 3。

16．根据过滤基本方程式（210()
s
dV A p d r V Ve θμν-∆=+）说明提高过滤机生产能力的措施 是（最少写出三条）增大压差；提高温度；使用阻力小的滤布；s<1时在允许时使用助
滤剂；清洗滤布等。

17．在板框压滤机中，若过滤压力差增加一倍，则过滤速率变为原来的(B )倍。

（过滤介
质阻力忽略不计，滤饼不可压缩）
A ）21/2
B ）2
C ）1
D ）4
18．板框压滤机中横穿洗涤法的洗涤速率与最终过滤速率之比为(A )；叶滤机置换洗涤
法的洗涤速率与最终过滤速率之比为(D )。

（Δp 、μ在过滤最终与洗涤相同）
A ）1/4
B ）1/2
C ）4
D ）1
19．恒压过滤某种悬浮液（介质阻力可忽略，滤饼不可压缩），已知10min 单位过滤面
积上得滤液0.1m 3。

若1h 得滤液2m 3,则所需过滤面积为__8.16 __m 2。

20．叶滤机过滤某种悬浮液，介质阻力可忽略，滤饼不可压缩，K ＝2.5×10-3m 2/s 。

若过
滤终了时，q ＝2.5m 3/m 2，每m 2过滤面积上用0.5m 3清水洗涤（Δp 、μ与过滤终了相同），
则所需过滤时间θ＝__2500__s ，洗涤时间θw =__1000__s 。

传热
一、填空
(1) 在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K 接近于 空气 侧的对流
传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽 侧流体的温度值。

(2) 热传导的基本定律是 傅立叶定律 。

间壁换热器中总传热系数K 的数值接近于热阻
大 （大、小）一侧的α值。

间壁换热器管壁温度t W 接近于α值 大 （大、小）一侧的流体
温度。

由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈小，则该壁面的热阻愈 大
（大、小），其两侧的温差愈 大 （大、小）。

(3)由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻愈
小 ，其两侧的温差愈 小 。

(4)在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在 滞离层内（或热边界层内） ，
减少热阻的最有效措施是 提高流体湍动程度 。

(5) 消除列管式换热器温差应力常用的方法有三种，即在壳体上加 膨胀节 、 采用
浮头式 或 U 管式结构 ；翅片管换热器安装翅片的目的是 增加面积，增强流体的
湍动程度以提高传热系数 。

(6) 厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b 1>b 2>b 3，导热系数
λ1<λ2<λ3，在稳定传热过程中，各层的热阻R 1 > R 2 > R 3，各层导热速率Q 1 = Q 2 = Q 3。

(8) 写出三种循环型蒸发器的名称 中央循环管式 、 悬筐式 、 外加热
式 。

(9) 在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括 自然对流 、 泡核沸腾 和 膜状
沸腾 三个阶段。

实际操作应控制在 泡核沸腾 。

在这一阶段内，传
热系数随着温度差的增加而 增加 。

(10) 传热的基本方式有 传导 、 对流 和 辐射 三种。

热传导的基本定律是⎽⎽⎽傅立叶
定律⎽其表达式为⎽⎽⎽dQ= -ds λn
t ∂∂⎽⎽⎽。

(11) 导热系数的单位为 W/（m ·℃） ，对流传热系数的单位为 W/
（m 2·℃） ，总传热系数的单位为 W/（m 2·℃） 。

8. 牛顿冷却定律公式为________________, 其符号各代表__________________、
_________________和__________________。

答案：Q ＝αA （T －tw ）, Q 表示传热速度、α表示传热系数、A 表示对流传热面积、T
表示热流体主体平
均温度和tw 表示为低温流体壁面温度。

9. 在包有二层相同厚度但导热系数不同的保温材料的圆形管道上，应该将
______________材料放在内层，道理是______________，______________。

答案：导热系数小的 减少热损失 降低壁面温度
12. 在热交换过程中，两侧流体的相互流向有___________________________。

答案：.
并流、逆流、折流、错流
13. 多层壁面导热的总热阻等于___________________。

答案：多层热阻之和
19. 在确定列管式换热器冷热流体的流径时，通常蒸汽走管______（内或外），高压流
体走管______，易结垢的流体走管______，有腐蚀性流体走管______，粘度大或流量小
的流体走管______。

答案：外 内 内 内 外
21. 热交换器按结构分为两大类，1、_________________, 如________________________________________；2、________________,如________________________________________________。

答案：管式换热器, 列管式、套管式、蛇管式、翅片式；板式换热器,平板式、螺旋式、板翅式。

22. 在温度小于180℃的条件下，________是最适宜的加热剂；而当温度不很低时，________是最适宜的冷却剂。

答案：饱和水蒸气，水
29. 黑体的辐射能力遵从__________________定律，该定律表明黑体的辐射能力与绝对温度的___4___次方成正比。

答案：斯蒂芬-波尔兹曼
30. 热交换器根据换热的目的不同，可分为______器、______器、______器等。

答案：加热器冷却器再沸器或冷凝器
32. 无相变的对流给热系数的经验关联式在处理强制对流时,__________可以忽略.(填Gr, Re或Pr) 答案：Gr
33. 无相变的对流给热系数的经验关联式在处理自然对流时,__________可以忽略.(G, Re或Pr) 答案：.Re
40. 发生相变化的给热过程可分为_____________给热和___________给热. 答案：蒸汽冷凝液体沸腾
1 已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度＿D＿耐火砖的黑度。

A 大于
B 等于
C 不能确定
D 小于
4 对流传热系数关联式中普兰特准数是表示 C 的准数。

A 对流传热
B 流动状态
C 物性影响
D 自然对流影响
5 在蒸气—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的＿B＿在工程上可行。

A 提高蒸气流速
B 提高空气流速
C 采用过热蒸气以提高蒸气温度
D 在蒸气一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积
10. 热量传递的基本方式是（）。

A. 恒温传热和稳态变温传热 B. 导热给热和热交换 C. 气化、冷凝与冷却 D. 传导传热、对流传热和辐射传热答案：
D
11. 传热速率公式q＝KAΔTm中，ΔTm是指（）。

A.器壁内外壁面的温度差
B.器壁两侧流体对数平均温度差
C.流体进出口的温度差
D.器壁与流体的温度差答案：B
12. 工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其主要目的是（）。

A. 增加热阻，减少热量损失 B. 节约钢材、增强美观 C. 增加传热面积，提高传热效果答案：C C. 冷热两种流体的热阻 D. 金属壁的热阻答案：D
13. 液－液热交换过程中，热阻通常较小可以忽略不计的是（）。

A. 热流体的热阻 B. 冷流体的热阻
四、问答题：
1. 传热有哪几种方式?各有何特点? 答案：传导、对流、辐射传导传热：是物质内部分子微观运动，是由于相邻分子在碰撞时传递振动能的结果。

也可因物质内部自由电子的转移而发生。

需要介质。

对流传热：是由流体质点发生相对位移即宏观运动而引起。

需要介质。

辐射传热：物体吸收来自外界其它物体的辐射能转化为热能。

不需要介质，可在真空中传播。

一、选择题
1. 蒸发操作中，从溶液中汽化出来的蒸汽，常称为（）。

B A. 生蒸汽； B. 二次蒸汽； C. 额外蒸汽
2. 蒸发室内溶液的沸点（）二次蒸汽的温度。

B A. 等于； B. 高于； C. 低于
3. 在蒸发操作中，若使溶液在（）下沸腾蒸发，可降低溶液沸点而增大蒸发器的有效温度差。

A A. 减压； B. 常压； C. 加压
4. 在单效蒸发中，从溶液中蒸发1kg水，通常都需要（）1kg的加热蒸汽。

C A. 等于； B. 小于； C. 不少于
5. 蒸发器的有效温度差是指（）。

A
A. 加热蒸汽温度与溶液的沸点之差；
B. 加热蒸汽与二次蒸汽温度之差；
C. 温度差损失
6. 提高蒸发器生产强度的主要途径是增大（）。

C A. 传热温度差； B. 加热蒸汽压力； C. 传热系数； D. 传热面积；
7. 中央循环管式蒸发器属于（）蒸发器。

A A. 自然循环； B. 强制循环； C. 膜式
8. 蒸发热敏性而不易于结晶的溶液时，宜采用（）蒸发器。

B A. 列文式； B. 膜式； C. 外加热式； D. 标准式
9. 多效蒸发可以提高加热蒸汽的经济程度，所以多效蒸发的操作费用是随效数的增加而（）。

A A. 减少； B. 增加； C. 不变
10. 蒸发装置中，效数越多，温度差损失（）。

B A. 越少； B. 越大； C. 不变
11. 采用多效蒸发的目的是为了提高（）。

B
A. 完成液的浓度；
B. 加热蒸汽经济程度；
C. 生产能力
12. 多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是用增加（）换取的。

A A. 传热面积； B. 加热蒸汽压力； C. 传热系数
13. 多效蒸发中，由于温度差损失的影响，效数越多，温度差损失越大，分配到每效的有效温度差就（）。

A A. 越小； B. 越大； C. 不变
14. （）加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大，致使后效的传热系
数降低。

A A. 并流； B. 逆流； C. 平流
15. 对热敏性及易生泡沫的稀溶液的蒸发，宜采用（）蒸发器。

C A. 中央循环管式； B. 列文式； C. 升膜式
二.填空题
1. 蒸发是___浓缩溶液___的单元操作。

2. 为了保证蒸发操作能顺利进行，必须不断的向溶液供给___热能___，并随排除气化出来的___溶剂蒸汽___。

3. 蒸发操作中，造成温度差损失的原因有： (1) 溶质的存在使蒸气压下降，沸点升高 , (2) 液柱静压强引起 , (3) 管道流体阻力导致。

4. 蒸发器的主体由___加热室 __和__蒸发室__组成。

5. 在蒸发操作中，降低单位蒸气消耗量的主要方法有：采用多效蒸发,___真空蒸发_,____加强设备保温。

6. 蒸发操作按蒸发器内压力可分为：_加压_,_常压_,_真空_蒸发。

7. 蒸发操作中，加热蒸气放出的热量主要用于：（1）二次蒸汽气化所需的潜垫（2）预热原料液（3）补偿蒸发器的热损失。

8. 并流加料的多效蒸发装置中，各效的蒸发量略有增加，其原因是料液从前一效进入后一效时有_自蒸发_。

9. 蒸发器的生产强度是指_单位传热面积上单位时间内所蒸发的水分量。

10. 蒸发器的生产能力是指_单位时间内蒸发的水分量_。

11. 单程型蒸发器的特点是溶液通过加热室一次，_不作__循环流动，且溶液沿加热管呈_膜状流动，故又称为_液膜式_蒸发器。

12. 降膜式蒸发器为了使液体在进入加热管后能有效的成膜，在每根管的顶部装有_液体分布器_。

13. 自然循环蒸发器内溶液的循环是由于溶液的_受热程度不同，而引起的_密度差异所致。

14. 标准式蒸发器内溶液的循环路线是从中央循环管_下降_，而从其它加热管_上升，其循环的原因主要是由于溶液的_受热程度_不同，而引起的_密度差异_所致。

1.某设备的表压强为100kPa，则它的绝对压强为201.33 kPa。

（当地大气压为101.33 kPa）
2.经内径为158mm的钢管输送运动粘度为90m2/s的燃料油，若保持油品作层流流动，则最大
流速不能超过1.14m/s。

3.边界层的形成是流体具有黏性（粘性）结果。

4.一转子流量计，当通过水流量为1m3/h时，测得该流量计进、出间压强降为20Pa；当流量增
加到1.5m3/h时，相应的压强降不变(20Pa)。

5.离心泵的工作点是管路特性曲线与工作特性曲线的交点。

6.降沉室内颗粒得以沉降的条件颗粒的停留时间大于沉降时间。

7.某过滤机的滤布阻力可以忽略不计，在恒压下过滤τ秒，得到滤液Vm3。

若同一压强下继续
过滤τ秒，共得滤液2m3
8. ()()n e R d Pr ..
023.08.0内λα=式中两个准数Re =μρu d .，Pr=λμp C .. 若液体被冷却时
n=3.0。

9. 一热流体将热量通过壁面传给冷流体的过程是热流体以对流传热的方式将热量传给壁面、壁
面间的热传导、冷流体以对流传热的方式获得热量。

10. 固定管板式列管式换热器中，压力高、腐蚀性以及不清洁的物料应走 管 程。

1. 离心泵启动或关闭时，为什么要先关闭出口阀门？（5分）
答：关闭泵的出口阀门启动离心泵是为了减小启动电流，以保护电机(3分)。

停泵前关闭泵的出
口阀门是为了防止高压液体倒流，对泵造成损害(2分)。

2. 何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？
答：沉降是指依靠外力的作用，利用分散物质与分散介质的密度差异，使之发生相对运动而分离
的过程。

（2分）沉降可分为重力沉降和离心沉降。

(1分) 颗
粒以加速运动的末速度这一不变的速度作匀速沉降运动，这一速度称为重力沉降速（2分）。

3. 列管换热器在什么情况下要考虑热补偿，热补偿的形式有哪些？（5分）
答：当管束和壳体温度差超过50℃时，换热器内部将出现很大的热应力（管子和壳体热胀冷缩
程度不同），可能使管子弯曲、断裂或从管板上松脱，列管换热器要考虑热补偿(2分)，热补偿的
形式有带不曾圈的固定管板式换热器、浮头式换热器和U 形管式换热器三种(3分)。

11. 空气在标准状态下的密度为1.29kg/m 3,在0.25Mpa 下，80℃时的密度为2.5 kg/m 3。

12. 雷诺准数Re=μρ
du ; 普兰特准数Pr=λ
μP c 。

13. 某溶液在大小管串联的管道内作稳定流动, 大管直径为小管直径的2倍，则小管内的流速为
大管内流速的____4____倍。

14. 离心泵的工作点是_管路特性 曲线与 工作特性 曲线的交点。

15. 恒速过滤时，过滤速率 不变 ，过滤压差随滤饼厚度的增加而 增加；恒压过滤时，过滤
压差 不变 ，过滤速率随滤饼厚度的增加而减小。

16. 一根暴露在外的热管子以自然对流、热辐射散发热量。

17. 若小雨滴在下降过程中与其他雨滴发生合并，雨滴直径增大了30%，则雨滴合并前后的自由
沉降速度比为0.592（假设雨滴在下降过程中始终处于层流区）。

18. 在蒸汽冷凝传热中，不凝性气体的存在使冷凝表面传热系数 减小 。

（不变 、增大、
减小）
一包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果将变 差（好、差） 1. 一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损失变为原来的多少
倍？（5分） 答：根据范宁公式：g
u d l h 2..2
1111λ= （2分） 其中122d d = 122241..41u d V
u ==π （1分）
又因为流体流型为层流，所以12222../64λμρ
λ==u d （1分）
12222216
12..h g u d l h ==λ 即将管径增加一倍，能量损失变为原来的16倍 （1分） 2. 何谓离心泵的汽蚀现象？如何防止？ （5分）
答：泵内压强最低处的压强等于同温度下输送液体的饱和蒸汽压时，此时液体将急剧汽化，并产生大量汽泡，使得叶轮表面或泵内壳表面产生裂缝，泵体振动，产生噪声，其流量和扬程明显下降。

这一现象称为汽蚀现象。

（3分） 确定合适的安装高度以确保不发生汽蚀现象。

（2分） 3. 何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？（5分）
答：沉降是指依靠外力的作用，利用分散物质与分散介质的密度差异，使之发生相对运动而分离的过程。

（2分） 沉降可分为重力沉降和离心沉降。

（1分） 颗粒以加速运动的末速度这一不变的速度作匀速沉降运动，这一速度称为重力沉降速度。

（2分
4. 强化传热的途径有哪些？ （5分）
答：强化传热的途径有：增加传热面积；（增加有效传热面积） （2分）
增加温度差；（采用逆流流动） （1分） 增加传热系数K （增加流体的湍流流动，防止垢层热阻的形成及及时地消除垢层热阻）。