第二章流体输送机械习题解答
化工原理第二章流体输送设备
化工原理-第二章-流体输送设备一、选择题1、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（）。
AA. 气缚现象；B. 汽蚀现象；C. 汽化现象；D. 气浮现象。
2、离心泵最常用的调节方法是（）。
BA. 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。
3、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后获得的（）。
BA. 包括内能在内的总能量；B. 机械能；C. 压能；D. 位能（即实际的升扬高度）。
4、离心泵的扬程是（）。
DA. 实际的升扬高度；B. 泵的吸液高度；C. 液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度D. 单位重量液体出泵和进泵的机械能差值。
5、某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因（）。
CA. 水温太高；B. 真空计坏了；C. 吸入管路堵塞；D. 排出管路堵塞。
6、为避免发生气蚀现象，应使离心泵内的最低压力（）输送温度下液体的饱和蒸汽压。
AA. 大于；B. 小于；C. 等于。
7、流量调节，离心泵常用（），往复泵常用（）。
A；CA. 出口阀B. 进口阀C. 旁路阀8、欲送润滑油到高压压缩机的气缸中，应采用（）。
输送大流量，低粘度的液体应采用（）。
C；AA. 离心泵；B. 往复泵；C. 齿轮泵。
9、1m3气体经风机所获得能量，称为（）。
AA. 全风压；B. 静风压；C. 扬程。
10、往复泵在启动之前，必须将出口阀（）。
AA. 打开；B. 关闭；C. 半开。
11、用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是（）。
CA. 发生了气缚现象；B. 泵特性曲线变了；C. 管路特性曲线变了。
12、离心泵启动前____ ，是为了防止气缚现象发生。
DA 灌水；B 放气；C 灌油；D 灌泵。
13、离心泵装置中____ 的滤网可以阻拦液体中的固体颗粒被吸入而堵塞管道和泵壳。
化工原理第二章 泵习 答案
二流体输送机械习题解答1.解:(1)离心泵内有高速旋转的叶轮向液体传送动能,此动能即而又转变为液体的压力能,靠此压力能输送液体; 正位移泵利用活塞或转子挤压液体使其升压而输送液体.(2)叶轮将机械能传给液体,平衡孔平衡轴向推力, 泵壳即为收集液体又为转能装置,密封圈是防止空气漏入泵内或液体漏出泵外.2.解:在真空表与压强表截面间列柏努利方程z1+u12/2g+p1/ρg+H=z2+p2/ρg+u22/2g+H fu1=u2, z2-z1=0.4m, h f =0p1=-185×133.3=-24660.5(N/m2), p2=1.55×9.81×104 =1.52×105 (N/m2)∴ H=0.4+(1.52+0.2466)/(1000×9.81)×105 =18.41(mH2O)Ne=QHρg=(26/3600)×18.41×1000×9.81=1.3(kw)η=Ne/N=1.3/2.45=53.2％3.解:(1)流量,扬程均够,电机功率不够.因为:有效功率N=HQPg=15×(38/3600)×1800×9.81=2.8(kw)如效率仍按0.8考虑,则轴功率Ne为:N e =2.8/0.8=3.5(kw)故应换一台功率大于3.5KW的电机即可.(2)主要是扬程不够,可用改变转速的办法来解决.H'/H=(n'/n)2 , n'=n(H'/H)1/2=2900(25/15)1/2 =3741(转/分)Q'=Q(n'/n)=39.6×1.29=51.1(m3/h)N'=N(n'/n)3=2.02(3741/2900)3=4.34(kw)转速提高到3741r/min,电机功率大于4.34kw即可.4.解:Hs'=Hs-(10.0-9.16)=6.5-(10.0-9.16)=5.66(m)Zs =Hs'-H f=5.66-3=2.66(m)3m>2.66m,故泵不能正操作.5.解:(1)从附录查得,65Y-60B型油泵性能参数为H=38m,Q=19.8m3/h,△h=2.6m管路所需压头:H=△z+△p/ρg+Σh f=5+(1.8×9.81×104 )/(800×9.81)+5=32.5(m)管路所需流量Q=15m3/h,故该泵所提供的压头和流量均能保证要求.(2)安装高度:Zs=p O/ρg-p v/ρg-△h-H f=(760×133.3)/(800×9.81)-(600×133.3)/(800×9.81)-2.6-1=-0.88(m)即安装高度需低于液面0.88m,现低于液面1.2m,当然可行.6解:库存泵的Hs =6mH2O,由此可求得该泵入口处的充许最低压强为:p A/ρg-p e/ρg=Hs∴p e/ρg=p A/ρg-Hs =10.33-6=4.33(m)p e=4.33×1000×9.81=4.25×104 (N/m2)(绝压)原泵操作时,泵进口的绝压为:(p e)操=0.95×105-294×133.3=5.58×104(N/m2)(p e)操>p e，故不会发生气蚀.7解:Zs≥p O/ρg-p v/ρg-△h-h fs , 由于液体处于沸腾状.p O=p v ,则:-2.1≤-2-λ(L/0.05)(u2/2g)u=5.8/(0.785×0.052×3600)=0.821(m/s)∴L=(0.1×0.05×2×9.81)/(0.02×0.8212)=7.3(m)8解:查得60℃的水p v=0.203(kgf/cm2)=2.03mH2O;吸上高度要比(p A-p v)/ρg=10.33-2.03=8.3m低,但图(c)中的吸上高度已有8m,考虑到吸入管阻力等因素,此种安装方式可能发生气蚀,而不能将水送到高位槽.(a).(b)两种方式可以送到.流量与泵之性能及管路特性有关,此两种方式中, 管路情况都是一样的,故此两种方式都可达到相同的流量. N=QHρg/η,既然(a).(b)两种安装方式的Q.H都一样,其它条件亦同,故输送所需之轴功率亦相等.9.解:H=△z+△p/ρg+h f△z=20m, △p=0, h f=[8/(π2g)](λ)[(l+∑le)/d5]Q2将数据代入并化简:H=20+0.00062Q23:以表中数据作图得管路特性曲线,并与泵特性曲线交于工作点M, 分别求得工作点的流量：Q=142m3/h,H=32m,η=0.74,N=18kw.10.解:H=△z+△p/ρg+u2/2g+h f=5+0+0+λ(L/d)(u2/2g)+ζ(u2/2g)=5+1.186u2u=Q/(0.785d2×3600)=Q/(0.785×0.122×3600)H=5+0.00072Q2=5+2.59×10-6Q'2Q单位:m3/h; Q'单位:l/min 工作点M之H=32.5m, Q=3200 l/minN轴=Ne/η=32.5×3200×10-3×1000×9.81/(60×0.55)=30.9(kw)∴每小时耗电费为30.9×0.12=3.71（元）(1)求阀全开时泵的有效功率H=△z+△p/ρg+△u2/2g+H f ,△z+△p/ρg=10(mH2O); △u2/2g=0u=0.0039/(0.785×0.052)=1.99(m/s)将数据代入上式:H=10+0.03(150/0.05)×(1.992/(2×9.81))=28.2(m)Ne=QHρg=0.0039×28.2×1000×9.81=1.08(kw)(2)求H=A-BQ2中的A.B值当Q=0时,H=A.又在泵入、出口处列柏努力方程:H=He=△z+△p/ρg+△u2/2g+H f当Q=0时,u=0,h f=0,△z为泵入口真空表与出口压强表之间距离,可忽略.故H=He =(3.2×9.81×104+200×133.3)/ρg=34.72(m)∴A=34.72; 于是得到:H=34.72-BQ2由本题第1问得到:当Q=0.0039m3/s=14m3/h时,H=28.2m 代入此式,得:B=(34.72-28.2)/142=0.033泵的特性曲线方程可表示为H=34.72-0.033Q212.解:He=△z+△p/ρg+△u2/2g+∑h f=16+0.3×9.81×104(1000×9.81)+2.1=21.1(m)根据H=21.1m,Q=30m3/h,于附录中选用3B33A型泵比较安全,(H=25m,Q=35m3/h)13.解:He=△z+△p/ρg+△u2/2g+∑h f=8+400×103/(1500×9.81)+30×103/(1500×9.81)=35.4(m)Q=7.5(m3/h)根据H=35.4m,Q=7.5m3可选耐腐蚀泵40F-40型(Q=7.2m3/h,H=39.5m),尽管额定流量较7.5m3/h小一些,但压头H=39.5m,较所需35.4m有较大裕量,实际操作时,H可以降一点, 致使流量增大,可望满足需要.但需指出,该操作条件下,泵的效率会低一些.14.解:(1)求送水量:管路所需压头相等,即泵工作点之流量为:40-0.01Q2=20+0.04Q2∴Q=20m3/h(2)关小阀门的压头损失:关小阀门后流量为Q'=3/4×20=15(m3/h)将Q'=15代入管路曲线.得H=20+0.04×152=29(m)将Q'=15代入泵特性曲线得He=40-0.01×152=37.75(m)额外增加压头损失为△H=37.75-29=8.75(m)H=△z+△p/ρg+△u2/2g+∑h f=4.8+0+0+λ(355/0.068)(u2/2g)=4.8+1.68×10-4Q2(Q单位：l/min)于是:得一系列数值:Q=400 l/min.如泵转速改为1600(r/min)时,这时流量为Q',压头为H',则Q'/Q=n'/n=1600/1450=1.1; Q'=1.1QH'/H=(n'/n)2=(1600/1450)2=1.22;H'=1.22H作新条件下的泵特性曲线:(Q的单位: l/min;H的单得到新的工作点M',该点对应的流量Q'=445 l/min 题15附图16.解:单泵使用时:Q=1m3/min, 则:H=20-2×12=18(m)管路特性曲线H=△z+△p/ρg+BQ2=10+0+BQ2,在泵的工作点:18=10+BQ2, 则:B=(18-10)/12=8得到管路特性曲线方程为: H=10+8Q2若Q增加为1.5[m3/分],根据题意λ保持不变即B值不变.则管路所需压头为H=10+8×1.52=28(m)而单泵操作时,泵提供压头数为H=20-2×1.52=15.5(m)两泵并联时特性曲线为H=20-2/22×Q2=20-0.5Q2并联泵提供压头为:H=20-0.5×1.52=18.98(m)两泵串联时特性曲线为:H=40-4×Q2=40-4×1.52=31(m)串联泵提供压头为31m,显然只有两泵串联可望满足要求.17.解:并联时,H不变,Q增加一倍Q并=2Q单, Q单=Q并/2原单泵特性曲线H=50-0.085Q2H并=50-0.085(Q并/2)2=50-0.0213Q并2二泵串联时,流量不变,压头加倍,即:H串=2H单故二泵串联时的特性曲线为:H串=2(50-0.085Q2)=100-0.17Q218.解:全风压: H T=△zρg +△p+△u2ρ/2+ρ∑h f=0+15+15+155=185(mmH2O) 将全风压换算成标准状况(规定状况)值:H TC=H Tρc/ρ=185×1.2/1=222(mmH2O)已知风量Q=40000m3/h,根据H TC =222mmH2O,可选用4-72-11 10C型风机.全压为: 227(mm水柱),Q=41300(m3/h)19.解:Ws =Υ/(Υ-1)×p1V1[(p2/p1(Υ-1)/Υ-1]p1V1=(G/M)RT=1/29×8314×278将数据代入上式,得到:Ws=1.4/(1.4-1)×1/29×8314×278[324/101.3)(1.4-1)/1.4-1]=111.6(KJ) 在密闭筒中压缩:Ws=∫V2V1 pdV=1/(Υ-1)p1V1[(p2/p1)(Υ-1)/Υ-1]=1/(1.4-1)×1/29×8314×278[324/101.3] (1.4-1)/1.4 -1]=79.7(KJ) 20.解:N ad=n×1/(r-1)p1V1[(p2/p1)(r-1)/nr -1]V1=p0V0/T0×T1/p1代入上式N ad=n×1/(r-1)p0V0T1/T0[(p2/p1)(r-1)/nr -1]=(4×1.4/0.4)×(101300×3.5/60)×(303/273)[(150)0.4/(4×1.4)-1]=39482(w)=39.5(kw)N=N ad/η=39.5/0.85=46.5(kw)由于采取4级压缩,每级压缩比为i=(150)1/4 =3.5故T2=T1(p2/p1)(r-1)/r=303(3.5)0.4/1.4=433.6K=161(℃)21.解:(1)P点为工况点,P点对应的流量为该泵在系统中所提供的最大流量30-0.01Q2=10+0.04Q2解得Q max=20 m3/h此时泵的压头为26m(2)当供水量为最大输水量的75%时,即:Q'=20×0.75=15(m3/h)(a)图中△H 为出口节流调节所产生的节流损失增加量H'=30-0.01Q2=30-0.01×152=27.75(m);He'=10+0.04Q2=10+0.04×152=19(m)△H=H'-He'=8.75m(b)根据比例定律:Q/Q'=(n/n');H/H'=(n/n')2故得: 泵的性能曲线上: H=H'(n/n')2, Q=Q'(n/n')于是泵性能曲线变为:H'(n/n')2=30-0.01Q'2(n/n')2,即:H'=(n'/n)2×30-0.01Q'2新的工作点处: (n'/n)2×30-0.01Q'2=10+0.04Q'2当Q'=15m3/h解出∴ n'=2900×0.8416 =2440r/min22.解取截面1-1,2-2如题图所示,列柏努利方程z1+p1/ρg+u12/2g+He=z2+p2/ρg+u22/2g+H f +△p器/ρgu2=V/A=18/(3600×0.785×0.0532)=2.27(m/s), p1=p2u1=0He=(23-3)+(2.272/(2×9.81))+19×2.272/2/9.81+73.6×2.272/(2×9.81)×1000/(1000×9.81)=27.2(mH2o) 由2B-31型离心泵性能曲线图查得: Q=18m3/h时,H=31.5m(>27.2m) 且η=62%,而ηmax =65%; 65%×92%=59.8%(<62%)故此泵适用。
南工大化工原理《第二章流体输送机械》习题解答
《第二章流体输送机械》习题解答1）某盛有液体的圆筒容器，容器轴心线为铅垂向，液面水平，如附图中虚线所示。
当容器以等角速度ω绕容器轴线旋转，液面呈曲面状。
试证明：①液面为旋转抛物面。
②。
③液相内某一点（r，z）的压强。
式中ρ为液体密度。
解题给条件下回旋液相内满足的一般式为（常量）取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0,P=P0,∵C=P故回旋液体种，一般式为①液面为P=P的等压面，为旋转抛物面②又即：h=∴H=2h③某一点（r,Z）的压强P:2）直径0.2m、高0.4m的空心圆桶内盛满水，圆筒定该中心处开有小孔通大气，液面和顶盖内侧面齐平，如附图所示，当圆筒以800rpm转速绕容器轴心线回旋，问：圆筒壁内侧最高点和最低点的液体压强各为多少？解取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0,P=P0,∴C=P故回旋液体种，一般式为B点：Z=0,r=R=0.1m,C点:Z=-0.4m,r=0.1m,3）以碱液吸收混合器中的CO2的流程如附图所示。
已知：塔顶压强为0.45at （表压），碱液槽液面和塔内碱液出口处垂直高度差为10.5m，碱液流量为10m3/h，输液管规格是φ57×3.5mm，管长共45m（包括局部阻力的当量管长），碱液密度，粘度，管壁粗糙度。
试求：①输送每千克质量碱液所需轴功，J/kg。
②输送碱液所需有效功率，W。
解①,查得∴②4）在离心泵性能测定试验中，以2 泵汲入口处真空度为220mmHg，以孔板流量计及U形压差计测流量，孔板的孔径为35mm，采用汞为指示液，压差计读数，孔流系数，测得轴功率为1.92kW，已知泵的进、出口截面间的垂直高度差为0.2m。
求泵的效率η。
解5）IS65-40-200型离心泵在时的“扬程～流量”数据如下：V m3/h 7.5 12.5 15 m 13.2 12.5 11.8 He用该泵将低位槽的水输至高位槽。
输水管终端高于高位槽水面。
已知低位槽水面和输水管终端的垂直高度差为4.0m，管长80m（包括局部阻力的当量管长），输水管内径40mm，摩擦系数。
化工原理 习题解答
第二章流体输送机械一.填空题1. 离心泵的基本结构包括如下三部分：______，_____，_______。
泵壳；叶轮；轴封装置。
2. 离心泵的主要参数有：______，______，______，________。
***答案*** 流量；扬程；功率；效率。
3. 离心泵的特性曲线有：_______________，__________，_____________。
***答案*** 压头H---流量q曲线；功率P---流量q曲线；效率η--流量q曲线。
4. 离心泵的工作点是如下两条曲线的交点：_____________，________________。
***答案*** 泵特性曲线H--Q；管路特性曲线H--Q.5. 调节离心泵流量的方法有：____________，____________，_______________。
***答案*** 改变管路特性曲线；改变泵的特性；离心泵的串并联6. 液体输送设备有：_________，________，__________，__________，________。
***答案*** 离心泵；往复泵；齿轮泵；螺杆泵；旋涡泵等。
7. 气体输送设备有：________，_________，___________。
***答案*** 通风机；鼓风机；压缩机8. 离心泵标牌上写上P e－q e表示＿＿＿＿，η－q e＿＿＿＿，He－Qe表示＿＿＿＿。
***答案*** 功率曲线，效率曲线，扬程曲线。
9. 泵起动时，先关闭泵的出口开关的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
***答案*** 降低起动功率，保护电机，防止超负荷而受到损伤。
10. 离心泵的流量调节阀安装在离心泵＿＿＿管路上，关小出口阀门后，真空表的读数＿＿＿＿，压力表的读数＿＿＿。
***答案*** 出口减小增大11. 离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生＿＿＿＿现象。
***答案*** 气蚀12. 离心泵的扬程含义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
第二章流体输送机械答案
第二章流体输送机械一、单项选择题（每小题1分）1. 有关叶轮叶片的几何形状,正确的说法应该是( )CA. 为使被输送液体获得较大的能量, 离心泵采用前弯叶片B. 为减小被输送液体的能量损失, 离心泵拟用径向叶片C. 离心泵采用后弯叶片,以使被输送液体获得较大的静压能,并能保证电机不被烧坏D. 以上说法均不正确2．下列描述中正确的是( )CA. 离心泵的底阀可用来调节泵的流量B. 离心泵正常工作时底阀不能开启到最大C. 底阀的作用是防止启动前灌入泵体的液体流失D. 以上描述均不正确3．离心泵停止操作时宜( )。
BA．先停电后关阀；B．先关出口阀后停电；C．先关出口阀或先停电均可；D．单级泵先停电，多级泵先关出口阀。
4．以下叙述不．正确的是（）CA. 流体输送的管路特性曲线与所用泵的性能无关B. 泵的性能影响管路的输送能力C. 泵的性能曲线与管路设置有关D. 泵的性能曲线由20˚C清水实验获得5．各种型号的离心泵特性曲线( ) DA．完全相同B．完全不相同C．有的相同，有的不同D．图形基本相似6. 下列描述中正确的是( )DA. 离心泵的H~Q η~Q曲线均随被输送流体密度的增大而降低B. 离心泵的H~Q η~Q曲线均随被输送流体密度的增大而升高C. 离心泵的H~Q曲线随被输送流体密度的减小而降低,而η~Q曲线变化情况相反D. 离心泵的H~Q η~Q曲线与被输送流体的密度无关7. 离心泵在一定转速下输送清水时，泵的轴功率N与流量Q的关系为（）BA. Q为零时N最大B. Q为零时N最小C. 在额定流量Q R时N最小D. N与Q无关8. 离心泵的N~Q曲线( )CA. 与叶轮转速的大小无关B. 与叶轮直径的大小无关C. 与被输送流体的密度有关D. 与被输送流体的黏度无关9. 离心泵的效率η由容积损失ηV、机械损失ηm和水力损失ηh组成，它们之间的关系为( )BA. η=ηV + ηm + ηhB. η=ηVηmηhC. η=ηVηm / ηhD. η=ηVηh / ηm10．离心泵的吸上真空高度( )DA. 与泵的结构尺寸和流体性质有关B. 是流量的函数C. 与当地大气压及流动状态有关D. 以上全是11. .离心泵安装高度过高将导致( )AA. 发生气蚀现象B. 发生气敷现象C. 不会影响泵的正常操作D. 工作点发生改变12．离心泵的工作点（）DA. 与管路特性有关，与泵的特性无关B. 与管路特性无关，与泵的特性有关C. 与管路特性和泵的特性均无关D. 与管路特性和泵的特性均有关13. 离心泵的工作点与管路特性与泵的特性的关系分别为（）AA．相关，相关 B. 相关，无关 C. 无关，相关 D. 无关，无关14．离心泵原来输送水时的流量为q V，现改用输送密度为水的1.2倍的水溶液，其它物理性质可视为与水相同，管路状况不变，流量( )。
第二章习题及答案
第二章流体输送机械一、填空题：1. 某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为He=19m水柱,输水量为0.0079m3/s ,则泵的有效功率为___1472W_____2.离心泵的安装高度超过允许安装高度时，会发生__________现象。
3.离心泵的叶轮有_______、_______和________三种类型，若输送浆料或悬浮液宜选用_________。
4.真空泵是一个获得________于外界大气压的设备，它用于抽送设备内的__________压气体，使设备内获得一定的___________。
往复式真空泵用于抽吸___________的气体。
5. 流体输送机械按工作原理可分为_________、_________、_________、___________四大类。
6. 用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流量_____，扬程_____________。
7.离心泵输送的液体密度变大，则其扬程_________，流量________，效率_________，轴功率_________。
8. 离心泵在启动时应先将出口阀_______，目的是___________________。
往复泵在启动时，其出口阀必须___________.9. 离心泵的扬程是指____________________________能量。
10.离心泵起动时，如果泵内没有充满液体而存在气体时，离心泵就不能输送液体。
这种现象称为__________现象。
11. 离心泵的流量常用＿＿＿＿＿＿＿＿调节。
12.离心泵的性能曲线通常包括＿＿＿＿＿＿＿曲线、＿＿＿__＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿曲线。
这些曲线表示在一定＿＿＿＿__下，输送某种特定的液体时泵的性能。
13.离心泵铭牌上标明的流量和扬程指的是＿＿＿＿＿＿＿时的流量和扬程。
14. 当离心泵出口阀门开大时，流量＿＿＿，泵出口压力＿＿＿_。
(变大,变小,不变)15. 离心泵的流量调节阀安装在离心泵＿＿＿管路上，关小出口阀门后，真空表的读数＿＿＿＿，压力表的读数＿＿__＿。
化工原理流体输送机械习题答案
(2)读数增大。在离心泵出口压力表处和
1-1所在位g
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。
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
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
化工原理[第四版]习题解第二章流体输送机械
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第二章 流体输送机械离心泵特性【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。
若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。
解 水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压） 压力表与真空表测压点垂直距离00.35h m = 管径..12035031d m d m ==，流速 / ./(.)1221540360015603544V q u m s d ππ===⨯. ../.221212035156199031d u u m s d ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭扬程 222102M V p p u u Ηh ρg g--=++ ()(.)(.)....⨯--⨯-=++⨯⨯332235010301019915603599579812981....m =++=0353890078393 水柱【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3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)泵的压头（扬程）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)液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。
（见教材） (2)液体密度增大，则出口压力表读数将增大。
(3)液体密度ρ增大，则轴功率V q gHP ρη=将增大。
【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。
试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？解 (1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===331820 1000水柱， 有效功率 .e V P q gH W ρ==⨯⨯⨯=181000981209813600(2) 转速 /m i n 11450n r =时流量3118V q m h =／，扬程1220m H O H =柱 转速 /m i n 21250n r = 流量 ./322111250181551450V V n q q m h n ==⨯= 扬程 .2222121125020149m H O 1450n H H n ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭柱 管路特性曲线、工作点、等效率方程【2-4】用离心泵将水由敞口低位槽送往密闭高位槽，高位槽中的气相表压为98.1kPa ，两槽液位相差4m 且维持恒定。
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《第二章流体输送机械》习题解答1）某盛有液体的圆筒容器，容器轴心线为铅垂向，液面水平，如附图中虚线所示。
当容器以等角速度ω绕容器轴线旋转，液面呈曲面状。
试证明： ①液面为旋转抛物面。
②。
③液相内某一点（r ，z ）的压强。
式中ρ为液体密度。
解 题给条件下回旋液相内满足的一般式为Cr gz P =-⋅+222ρωρ （常量）取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0,P=P 0,∵C=P 0故回旋液体种，一般式为0222p r gz p =-⋅+ρωρ① ① 液面为P=P 0的等压面22222,02r gZ r gz ωρωρ==-⋅，为旋转抛物面②222R gH ω=又gR dr r grdr Z h R rr424203202ωππωππ⋅==⋅=⋅⎰⎰即：h 0=g R 422ω ∴H=2h 0③某一点（r,Z ）的压强P:)2(2220220Z gr g P r gh P P -⋅+=+⋅-=ωρρωρ2）直径0.2m 、高0.4m 的空心圆桶内盛满水，圆筒定该中心处开有小孔通大气，液面与顶盖内侧面齐平，如附图所示，当圆筒以800rpm 转速绕容器轴心线回旋，问：圆筒壁内侧最高点与最低点的液体压强各为多少？解Cr gz P =-⋅+222ρωρ取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0, P=P 0 ,∴C=P 0故回旋液体种，一般式为 0222p r gz p =-⋅+ρωρB 点：Z=0,r=R=0.1m,Pa R P P B 4222201051.31.0)260800(210002⨯=⨯==-πρωC点:Z=-0.4m,r=0.1m,Par gZ P P C 4222201090.31.0)260800(21000)4.0(81.910002⨯=⨯+-⨯⨯-=+⋅-=-πρωρ 3）以碱液吸收混合器中的CO 2的流程如附图所示。
已知：塔顶压强为0.45at （表压），碱液槽液面与塔内碱液出口处垂直高度差为10.5m ，碱液流量为10m 3/h ，输液管规格是φ57×3.5mm ，管长共45m （包括局部阻力的当量管长），碱液密度，粘度，管壁粗糙度。
试求：①输送每千克质量碱液所需轴功，J/kg 。
②输送碱液所需有效功率，W 。
解 ①KgJ U d l l P P gh W e S /2)1(22+++-+=λρsm U /41.1)050.0(43600102==π431023.4102120041.1050.0⨯=⨯⨯⨯=-e R3104502.0-⨯==dε,查得031.0=λ225'362525220'0995.00.4)3600(1029.10.4V ,/m 1029.10.4040.081.98002.080.48V V H h V V gd lv H H e ss s e +=⨯+=⨯+=⨯⨯⨯⨯+=+=线一致，则表示以便同泵的特性曲以将流量的单位改为管路特性曲线：ππλ ∴KgJ W S /5.168241.1)1050.045031.0(12001081.945.05.1081.924=++⨯⨯+⨯=②P e V N =W W S 7.5615.1681200360010=⨯⨯=4）在离心泵性能测定试验中，以2 泵汲入口处真空度为220mmHg ，以孔板流量计及U 形压差计测流量，孔板的孔径为35mm ，采用汞为指示液，压差计读数，孔流系数，测得轴功率为1.92kW ，已知泵的进、出口截面间的垂直高度差为0.2m 。
求泵的效率η。
解 mg P P Z Z H e 2.1581.910003.1332201081.92.12.0)(41212=⨯⨯+⨯⨯+=⋅-+-=ρ sm gRC d V /1079.8185.081.9)16.13(263.0)035.0(4)(24332020-⨯=⨯⨯-⨯⨯=-⋅=πρρρπW gH V N e P e 3331031.12.1581.9101079.8⨯=⨯⨯⨯⨯==-02.6892.131.1===m e N N η5）IS65-40-200型离心泵在时的“扬程～流量”数据如下：V m 3/h 7.5 12.5 15 H e m13.212.511.8用该泵将低位槽的水输至高位槽。
输水管终端高于高位槽水面。
已知低位槽水面与输水管终端的垂直高度差为4.0m ，管长80m （包括局部阻力的当量管长），输水管内径40mm ，摩擦系数。
试用作图法求工作点流量。
[]解：计算数据结果列于下表 "~"'V H eV m 3/h 7.5 12.5 15 H ’e m 9.60 19.5 26.4 H e m 13.2 12.5 11.8由作图法得，工作点流量V=9.17m 3/h6）IS65-40-200型离心泵在时的“扬程～流量”曲线可近似用如下数学式表达：，式中H e 为扬程，m ，V 为流量，m 3/h 。
试按第5题的条件用计算法算出工作点的流量。
[解]h m V H V V e e e /47.9,H 0995.00.4H 1030.867.13H 3'2'e 23==+=⨯-=-解得令管路特性曲线：泵的特性曲线：7）某离心泵在时的“扬程～流量”关系可用表示，式中H e 为扬程，m ，V 为流量，m 3/h 。
现欲用此型泵输水。
已知低位槽水面和输水管终端出水口皆通大气，二者垂直高度差为8.0m ，管长50m （包括局部阻力的当量管长），管内径为40mm ，摩擦系数。
要求水流量15 m 3/h 。
试问：若采用单泵、二泵并连和二泵串联，何种方案能满足要求？略去出口动能。
的要求。
满足可见，只有二泵串联可解得令）③二泵并联：解得令②二泵串联：解得令①单泵：单位：管路特性曲线：解并并并并并串串，串h hm V H H V H V V hm V H H V H V V hm V H V H V H h m V s m V m V V V e e e e e e e e e e e e S SS e /15m V /38.9,0623.00.810075.267.132/(1030.867.13H /7.15,0623.00.81066.134.271030.867.13(2H /96.8 H 0623.00.81030.867.13 )/,/(,0623.00.81007.80.8040.081..95002.080.8H ][33',2'2323,3',2'22233'2'2333225252'===+=⨯-=⨯-===+=⨯-=⨯-===+=⨯-=--+=⨯+=⨯⨯⨯⨯+=----- π8）有两台相同的离心泵，单泵性能为，m ，式中V 的单位是m 3/s 。
当两泵并联操作，可将6.5 l/s 的水从低位槽输至高位槽。
两槽皆敞口，两槽水面垂直位差13m 。
输水管终端淹没于高位水槽水中。
问：若二泵改为串联操作，水的流量为多少？sm H H V H V K m H K m S e e S e S e e e e /1070.5V ,1028.513)102.9452H 1028.53.35105.6(13H 3.352105.6(102.945H ][33',25'25,5'23'235,---⨯==⨯+=⨯-=⨯=∴=⨯+==⨯⨯-=解得令（串联：，）管路特性方程：）并联：扬程解串串并9）承第5题，若泵的转速下降8%，试用作图法画出新的特性曲线，并设管路特性曲线不变，求出转速下降时的工作点流量。
[解] 设原来转速为n ，后来转速n ’=0.92n,前后各有关参量的关系为：2'''')/(/,//n n H H n n V V e e ==可由原来的（H e ,V ）数据一一对应算出新转速时的（H ’e V ’）数据 ，如下表所示：转速nV m 3/h7.5 12.5 15 H e m 13.2 12.5 11.8 转速n ’V ’ m 3/h 6.9 11.5 13.8 H ’e m11.17 10.58 9.99管路特性曲线：H e =4.0+0.0995V 2 m ,(V —m 3/h),可作图法得（V,H e ’’ ）,数据如下：（6.9,8.74）,(11.5,17.16) ,(13.3,22.9) 由作图法得，工作点V=8.8m 3/h10）用离心泵输送水，已知所用泵的特性曲线方程为：。
当阀全开时的管路特性曲线方程：（两式中H e 、H e ’—m ，V —m 3/h ）。
问：①要求流量12m 3/h ，此泵能否使用？②若靠关小阀的方法满足上述流量要求，求出因关小阀而消耗的轴功率。
已知该流量时泵的效率为0.65。
解: (1) 泵的特性曲线方程H e =36－0.02V 2 管路特性曲线方程H e ‘=12＋0.06V 2∵H e =H e ’，解得V=17.3m 3/h>12 m 3/h ∴适用(2) 当V=12m 3/h ∴H e =36-0.02⨯122=33.12m ，H e ‘=12＋0.06V 2=12＋0.06⨯122=20.64mW g HeV Na 8.627360065.081.9100012)64.2012.33(=⨯⨯⨯⨯-=∆=∆ηρ11）用离心泵输水。
在n = 2900 r/min 时的特性为He = 36－0.02V 2，阀全开时管路特性为 He ’= 12＋0.06V 2 (两式中He 、He ’--m , V--m 3/h)。
试求：①泵的最大输水量；②要求输水量为最大输水量的85 %，且采用调速方法，泵的转速为多少？ 解：(1) H e =36-0.02V 2H=12+0.06V 2 ∵H e =H ， 解得V=17.3m 3/h(2) V ’=0.85V=14.7m 3/h ，令调速后转速为n r/minH ’=(n 2900)2H V ’=nV 2900∴泵: (29002/n 2)H ’=36-0.02⨯(29002/n 2)V ’2 ∴H ’=36⨯ n 2/(29002)-0.02V ’2 当V=14.7m 3/h则H ’=( n 2/29002)⨯36-0.02⨯14.72管路 H e ’=12+0.06V ’2 =12+0.06⨯14.72=24.97m由He =He’，解得n=2616r/min12)用泵将水从低位槽打进高位槽。
两槽皆敞口，液位差55m。
管内径158mm。
当阀全开时，管长与各局部阻力当量长度之和为1000m。
摩擦系数0.031。
泵的性能可用He = 131.8－0.384V表示(He--m , V--m3/h)。