泵与阀门课后题
1.阀门的定义及在管道中的基本作用。
答：阀门定义：阀门是通过改变其内部流通截面积而控制管路内介质流动的管路附件。
阀门的基本作用：（1）接通或截断介质。
如闸阀。
（2）防止介质倒流。
如止回阀。
（3）调节介质的压力、流量等参数。
如调节阀。
（4）分离、混合或分配介质。
如旋塞阀。
（5）防止介质压力超定植，保证管路和设备安全。
如安全阀。
2.阀门公称直径和公称压力的定义。
答：阀门公称直径Dg：阀门与管道连接处通道的名义直径。
阀门公称压力Pg：阀门在基准温度下允许的最大工作压力。
3.阀门的基本组成及各部分的作用。
答:阀门时由驱动和执行两大部分组成。
驱动部分包括驱动装置、传动部件、阀杆等。
其作用是输入和传递启闭阀门所需要的力矩。
执行部分包括阀体、阀盖和启闭件等。
其作用是完成阀门的启闭或调节。
4.阀门启闭件与阀座密封面结构主要有哪四种形式？答：根据密封面的形式，阀门的密封结构型式主要有：平面密封，锥面密封，球面密封，刀形密封。
5.阀杆的运动方式有哪几种？答：阀杆的运动方式：旋转升降式，升降式，旋转式。
8.对双闸板闸阀，当阀体内有积水时会发生什么现象？在结构上和操作上采取什么措施预防？答：现象：当阀体内有积水时，对用于蒸汽管道的双闸板闸阀，由于闸阀进口侧的加热作用使积水足以形成饱和蒸汽时，在闸阀内就会产生过压，以至闸阀不能打开，而金属内的应力也会超过弹性极限。
措施：采用旁路平衡装置。
旁路的作用就是释放阀体内的积水及蒸汽。
旁路阀也可由截止阀取代，但此时主闸阀仅能保证单侧密封。
11.止回阀和安全阀的启闭件运动受什么控制？答：启闭件运动仅受流体能量和方向控制（流向-流速），并在一个规定方向上永远是闭合状态。
12.大口径止回阀在使用中可能出现什么问题？对于旋启式止回阀在结构上可采取哪三种方法预防？答：出现的问题：当正向流体推力不足时，阀瓣在自身重力作用下将连续撞击阀座，造成水锤并击伤阀座密封面。
另外，对大口径和高压止回阀，当介质反流时会产生相当大的水力冲击，甚至造成阀瓣和阀座的损坏。
措施：（1）采用多瓣式结构。
（2）对高压情况，在阀瓣上设内通道，以平衡两侧压力。
且对阀门开启有利。
（3）通过转轴装阻尼器，缓启缓闭。
13.减压阀的作用及工作原理。
答：作用：是直接作用式压力调节，介质通过减压阀将产生节流效应，从而使进口压力降低到某一确定范围的出口压力，并且在进口压力不断变化的情况下，仍能使出口压力保持在该范围内。
工作原理：通过可调的机械装置（重锤或弹簧）设定减压平衡力，与作用于阀活塞或膜片上的进口压力保持平衡，并随入口压力的变化控制阀门开度，维持出口压力恒定。
14.调节阀的用途与工作原理。
答：用途：根据收到的外部指令（手控的或调节电路控制的气动装置），通过改变流道截面积来调节流体流量和压力。
工作原理：节流原理。
16.说明GNPS助动式主蒸汽安全阀的气动助动装置的功能。
答：气动助动装置是给阀助动，以连接件为中介物，对安全阀的阀杆施加辅助力（协助关闭）或对弹簧施加反向力（协助提升），中间连接件允许阀门自由膨胀。
气动助动装置对关闭的功能是：通过给阀门施加额外的荷载以改善阀门的密封性，即相当于起了增加整定压力与工作压力之间压差的作用。
气动助动装置对提升的功能是：在自动操纵时，在起跳点使阀门达到全排量，而在手动操作时，使压力低于弹簧整定压力值时使阀门开启。
17.助动式安全阀与先导式安全阀的主要区别。
答：先导式是自给能的，助动式是辅助能动的。
助动式安全阀多了气动助动装置，除此以外，其余的结构式相同的。
18.阀门电动式驱动系统的基本组成及工作原理。
答：组成：电机、减速装置、安全保护装置等。
工作原理：通过电机将电能转化成机械能后，经过一套减速装置再去驱动所操纵阀门的开启或关闭。
安全保护装置是为了防止阀门在开启或关闭过程中由于阀杆卡涩或因某种原因而使电机过载造成设备损坏。
19.Jouvenel&Cordier电动伺服系统设置了哪两道安全保护装置，各起什么作用。
答：行程结束控制器和扭矩限制器。
行程结束控制器的作用是当阀门开启或关闭行程结束时，切断电机电源，停止阀门的开启或关闭工作。
扭矩限制器的作用是保证伺服电机在故障过载时或者在需要获得持续负载的情况下，在操纵完成时停止转动。
20.Bernard伺服系统中的扭矩限制器结构形式及工作原理。
答：Bernard伺服系统中的扭矩限制器是由一个限力器和扭矩限制微动开关组成。
工作原理：限力器由行星式减速器和限力弹簧组成。
它如同一个测力天平，随时测定被操纵装置的力矩。
当传动装置的扭矩在正常范围内时，通过行星减速器外壳所传递的力矩小于限力弹簧的初始张力，行星减速器外壳在两弹簧作用下保持平衡状态。
一旦通过行星减速器外壳所传递的力矩大于弹簧的初始张力时，行星减速器外壳则产生一定的位移，触动扭矩限制器微动开关，切断控制电流使电机停转。
21.Bailey薄膜式气动伺服马达常用于哪类阀门，并说明它的动作方式。
答：Bailey薄膜式气动伺服马达常作为针形或瓣形调节阀门的驱动马达，与调节阀门一起组成自动调节系统的执行机构，受调节系统的控制而驱动调节阀门的启闭。
动作方式：直接作用式：控制主流从上膜盖进入，作用于薄膜上部，当控制信号压力增大时，推杆向下运动。
间接作用式：控制主流从下膜盖进入，作用于薄膜下部，当控制信号压力增大时，推杆向上运动。
22.已知Bailey式伺服马达的薄膜有效面积为80cm2，弹簧有效刚度为160kgf/cm。
求当信号压力为4kgf/cm2时的阀杆位移量。
答：L=P*Ae/k=4*80/160=2cm24.GNPS核阀识别标志的结构，及各代码的含义。
答：每个核阀识别标志由三组字符代码组成：第一组代码：由6个大写字母组成第一个字母：阀门类型；第二个字母：阀体材料；第三个字母：使用范围；第四个字母：阀座和启闭件材料；第五个字母：阀门连接方式；第六个字母：阀门的RCC-M级第二组代码由数字组成，表示阀门公称直径，单位mm第三组代码由一个或多个大写字母组成，用于说明特殊的阀门功能。
25.离心泵的基本结构和工作原理。
答：基本结构：叶轮、蜗壳、扩大管、吸入室、轴工作原理：当叶轮转动时，叶轮中的液体在叶片的推动下产生转动，并受到离心力作用被甩出叶轮，而在叶轮中心处，则因液体被甩出使压力降低，于是水源的水就在液面压力作用下，靠压差吸入管路补充到泵里来，形成了离心泵的连续输送工作。
26.泵排量、扬程、效率、汽蚀余量的含义。
答：排量：也叫流量，指泵在单位时间内所排出液体的体积。
扬程：也叫总扬程或全扬程，指泵对单位重量液体所增加的能量。
也就是1N液体通过泵所获得的能量。
效率：η=Ne/N 其中：Ne——泵的有效功率 N——泵的轴功率汽蚀余量：是用于判断泵是否发生汽蚀的物理量，又称为泵的静吸入流量。
27.什么是泵汽蚀？答：泵汽蚀：泵内局部流动液体发生液体汽化，汽泡产生、汽泡凝结、汽泡破裂的全过程及其一系列破坏现象。
29.液体在叶轮中的运动。
答：液体在叶轮中的两种运动：一是由叶片旋转产生的圆周运动，方向为叶轮圆周切向。
另一种是液体质点相对于叶片产生的相对运动，方向为叶片切向。
31．离心泵各种损失的含义。
答：离心泵的损失：（1）机械损失：包括叶轮前后盘盖与输送液体间的摩擦损失，轴承摩擦损失，叶轮与上、下密封环的摩擦损失及其它由于零件间、零件与液体间摩擦所造成的损失。
（2）容积损失：指液体流经不同压力腔室间密封处的液体泄漏量，以及轴向力平衡装置中所产生的液体泄漏量等。
（3）水力损失：是被输送液体在通过流道（包括吸入室、叶轮、压出室）时为克服摩擦和其他形式阻力所产生的能量损失。
32．什么是泵特性曲线？分别说明驼峰型、平坦型和陡峰型特性曲线的特点。
答：泵特性曲线：在泵转速为某一定值下工作时，用来表示泵基本特性参数之间（扬程、流量、转数、功率和效率等）相互关系的曲线，通常有H-Q,P-Q,η-Q。
驼峰型、平坦型和陡峰型特性曲线特点：驼峰型：随流量的增大，养成曲线具有先上升后下降的特点，即扬程曲线有驼峰。
平坦型：流量调节范围较大，即扬程的变化较小。
陡峰型：扬程曲线有陡降的特点。
33.用泵特性曲线说明对ns<80和ns>150叶轮泵能否关阀起动。
答：对于30<ns<80和150<ns<300的离心泵，当离心泵封闭运转时（即Q=0），则N 最小，且H 为一有限数值，故原动机不会超负荷，排出管路也不会有压破危险。
并且进行封闭起动时，还可减轻泵原动机消耗的起动功率，泵则容易启动起来。
对于ns>300，当封闭运转时，N 最大，电机负荷可能过大，不易起动且易烧坏。
34.泵相似定律。
答：21321n n Q Q λ= 221221n n H H ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=λ 21321521n n N N ρρλ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= 36.离心泵轴向力的产生原因及影响。
轴向力的平衡方法。
答：轴向力产生主要是由于液流作用于叶轮表面上的力部平衡而引起的。
一般由以下分离组成：（1）叶轮前、后盖板不对称产生的压差轴向力F1；（2）液流动反力F2；（3）对立式泵，轴向力还包括转动部件的质量引起的重力。
轴向力影响（危害）：离心泵转轴在轴向力的作用下将产生轴向窜动，有可能导致碰撞、磨损等。
轴向力平衡方法：（1）推力轴承法；（2）减压平衡法；（3）平衡叶片法；（4）双侧吸水法；（5）叶轮对称布置法；（6）平衡鼓法；（7）自动平衡盘法。
37.GNPS 给水泵，上冲泵的轴向力平衡方法。
答：GNPS 给水泵的增压泵和压力级泵都是双吸式，故大部分轴向力自然平衡掉了，小量的残余轴向力，由双向推力轴承承受。
泵与阀门第12节轴向力及平衡措施
叶片数量调整
增加或减少叶片的数量，可以改变 叶轮流道内的流体动力学特性，进 一步影响轴向力的大小和分布。
扭曲叶片设计
采用扭曲叶片设计，能够更好地适 应流体在叶轮流道内的流动特性， 减小流动分离和涡流产生的可能性 ，从而降低轴向力。
轴向力补偿装置
推力轴承
在泵的轴端设置推力轴承，能够承受并平衡轴向力，保证泵的稳定运行。推力 轴承通常采用滑动轴承或滚动轴承结构，根据具体应用场景选择合适的类型。
液压平衡装置
采用液压平衡装置，通过引入高压油液来平衡轴向力，确保阀门在高压差下的 稳定工作。液压平衡装置具有响应快、平衡精度高等优点。
操作参数调整
流量调整
通过调整泵的流量，可以改变流体在叶轮流道内的速度和压 力分布，从而影响轴向力的大小。在实际操作中，可以根据 泵的性能曲线和运行需求，合理选择流量参数。
这些新型平衡技术的研发与应用，将 有助于提高泵与阀门在高压、高温、 高速等极端条件下的工作稳定性和寿 命。
数值模拟与实验验证在轴向力研究中的应用
高精度数值模拟：利用先进的CFD（计算流体动 力学）技术和FEM（有限元法）技术，进行高精 度的数值模拟，以更准确地预测和评估轴向力及 其平衡效果。
实验验证与数值模拟的结合：通过设计精巧的实 验，验证数值模拟结果的准确性和可靠性，为轴 向力平衡技术的研发提供有力支持。
轴向力对泵与阀门性能的影响
影响泵的效率
轴向力的存在会使得泵转子偏离设计位置，导致泵的效率下降。
影响阀门的密封性能
轴向力会使得阀芯与阀座之间的接触不均匀，从而影响阀门的密封 性能。
加速磨损
长期的轴向力作用会加速泵与阀门零部件的磨损，缩短使用寿命。
轴向力的分类及计算方法
《泵与阀门基础篇》课件
自动阀
根据某种条件或信号自动控 制阀门的开启程度。
阀门的工作原理
1 截止阀
通过阀芯与阀座的接触来控制流体流动。
2 调节阀
通过调节阀芯的位置或角度来改变流量。
3 安全阀
当压力超过设定值时，阀门自动打开以液体抽 入和排出，适用于高压 和高粘性液体。
3 轴流泵
液体沿轴线流动，适用 于大流量、低扬程的应 用，如排水泵。
泵的工作原理
1
吸水过程
通过负压效应将液体吸入泵内。
排液过程
2
通过正压效应将液体推出泵体。
3
循环过程
重复进行吸水和排液过程，实现液体 输送。
泵的选型与应用
工业应用
《泵与阀门基础篇》PPT 课件
欢迎来到《泵与阀门基础篇》的PPT课件。本课件将介绍泵和阀门的基础知 识、分类、工作原理以及选型与应用。让我们一起探索这个有趣而重要的主 题吧！
泵的基础知识
• 什么是泵？ • 泵的基本组成 • 泵的工作原理 • 常见泵的示意图
泵的分类
1 离心泵
离心力将液体从中心推 向外围，常用于供水系 统和工业应用。
选择适当的泵类型和规格以满 足特定的工业需求。
农业灌溉
根据农田的面积和土壤条件选 择合适的灌溉泵。
游泳池维护
了解不同类型的泳池泵以保持 水质清洁和循环。
阀门的基础知识
阀门是流体控制的重要组件，了解其基础知识是学习泵与阀门的关键。
阀门的分类
手动阀
需要人工操作来控制流体流 动。
电动阀
通过电动机操纵开关来控制 阀门的开闭。
泵与阀门经典试题汇总
大唐内蒙鄂铝泵与阀门月考复习一、单项选择题（本大题共小题，每小题1分，共分）1..提高泵的转速后，其必需汽蚀余量（）A.将升高B.将降低C.不变D.可能升高，也可能降低2．泵是将原动机的的机械。
（）A．机械能转换成流体能量B．热能转换成流体能量C．机械能转换成流体内能D．机械能转换成流体动能3．若对轴流式泵采用出口端节流调节方式，则在节流调节中，随着流量的不断减小，其消耗的轴功率将（）A．不断增大B．不断减小C．基本不变D．增大或减小，不变均有可能4．出于运行的安全可靠性考虑，离心泵不宜采用调节方式。
A.出口端节流调节B.入口端节流调节C.液力耦合器变速调节D.变速电动机调速5．离心泵输送含有杂质的液体时，不宜采用（）A．封闭式B．半开式C．开式D．全不宜采用6．罗茨风机是依靠两个外形呈“8”字形的转子，在旋转时造成工作室改变来输送气体的。
A．势能B．内能C．动能D．容积7．一般情况下，轴流式泵与风机比离心式泵与风机的流量（）。
a、小b、大c、相等d、不能比较大小8．、泵与风机的实际工作点应落在（）点附近，工作才最经济。
a、最大压头b、最大功率c、最高效率d、最大流量9．叶轮的作用是使流体获得（）。
a、动能b、压能c、能量d、速度10．风机蜗壳的作用是（）。
a、导向流体b、使流体加速c、使流体的能量增加d、收集流体，并使流体的部分动能转变为压能11.关于离心泵轴向推力的大小，下列说法中不正确的是( )A.与叶轮前后盖板的面积有关B.与泵的级数无关C.与叶轮前后盖板外侧的压力分布有关D.与流量大小有关12、按工作原理，叶片式泵与风机一般为轴流式、混流式和（）。
a、滑片式b、螺杆式c、往复式d、离心式13.泵的允许吸上真空高度[HS]与泵输送水温度的关系是（）A.当水温升高时，[HS]也升高B.当水温升高时，[HS]降低C.当水温变化时，[HS]不变D.当水温升高时，[HS]可能升高亦可能降低14. 单级双吸离心泵的吸入室多采用（）A.锥形管吸入室B.圆环形吸入室C.半螺旋形吸入室D.锥形管或半螺旋形吸入室15.以下属于回转式泵的是( )。
阀门知识考试题
阀门知识考试题一、选择题1、阀门是一种A的附件，是流体输送系统的控制部件。
A、管路B、泵C、锅炉D、流体2、阀门按通用分类法可分为D。
A、真空阀、低压阀、中压阀、高压阀、超高压阀B、高温阀、常温阀、低温阀、超低温阀C、金属阀门、非金属阀门、金属阀体衬里阀门D、闸阀、截止阀、止回阀、球阀、蝶阀、调节阀、安全阀等3、阀门具有截断、接通、调节、导流、止回、稳压、分流、泄压、溢流等功能，其中A类的阀门的使用数量占阀门总使用量的80%。
A、截断和接通类B、调节和止回类C、导流和分流类D、稳压和泄压类4、阀门有六种最基本的关闭件结构，所有的阀门均是由这六种基本结构衍变而来。
它们是B。
A、截门形、隔膜形、闸门形、球形、蝶形、椎形B、闸门形、截门形、旋启形、蝶形、球（旋塞）形、滑阀形C、蝶形、柱塞形、旋启形、滑阀形、截门形、重力形D、旋启形、截门形、弹簧形、柱塞形、蝶形、球形5、近年来因为环保意识的逐步增强，我国GB标准中明确禁止用B作为阀门的密封、垫圈及填料，取而代之的是用作填料及密封。
A、氟塑料、石棉、石墨B、石棉、石墨、波纹管C、波纹管、石墨、橡胶D、橡胶、石墨、波纹管6、聚四氟乙烯材料常用于阀门密封面，主要是因为他有如下哪个优点C。
A、耐高温高压、化学性能稳定，无毒无副作用。
B、耐低温高压，无毒无副作用，价格经济。
C、有自润滑性，化学性能稳定，价格经济。
D、有自润滑性，耐高温高压，容易造型。
7、以丁晴橡胶为密封阀座的阀门，其介质温度不能高于A。
A、80℃B、120℃C、200℃D、450℃8、工业管路用阀门的型号编制须遵循B标准，它当中明确规定了阀门的型号编制及命名。
A、国标GB/T12237B、机械部JB/T308C、化工部HG20592D、国标GB/T10489、阀门型号Z41W-16P DN200中的W表示的意思是C。
A、阀体材质为WCBB、阀门采用了波纹管密封C、用阀体材质直接加工成的密封阀座D、密封阀座材料为不锈钢10、阀门的壳体试验压力一般是阀门公称压力的，密封性能试验压力一般为公称压力的C。
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第一章 流体流动习题解答1－1 已知甲城市的大气压为760mmHg ，乙城市的大气压为750mmHg 。
某反应器在甲地操作时要求其真空表读数为600mmHg ，若把该反应器放在乙地操作时，要维持与甲地操作相同的绝对压，真空表的读数应为多少，分别用mmHg 和Pa 表示。
[590mmHg, 7.86×104Pa]解：P （甲绝对）=760-600=160mmHg 750-160=590mmHg=7.86×104Pa1－2用水银压强计如图测量容器内水面上方压力P 0，测压点位于水面以下0.2m 处，测压点与U 形管内水银界面的垂直距离为0.3m ，水银压强计的读数R ＝300mm ，试求 （1）容器内压强P 0为多少？（2）若容器内表压增加一倍，压差计的读数R 为多少？习题1－2 附图[(1) 3.51×104N ⋅m －2 (表压)； (2)0.554m] 解：1. 根据静压强分布规律 P A ＝P 0＋g ρHP B ＝ρ，gR因等高面就是等压面，故P A ＝ P BP 0＝ρ，gR －ρgH ＝13600×9.81×0.3－1000×9.81(0.2+0.3)=3.51×104N/㎡ (表压) 2. 设P 0加倍后，压差计的读数增为R ，＝R ＋△R ，容器内水面与水银分界面的垂直距离相应增为H ，＝H ＋2R∆。
同理， ''''''02R p gR gH gR g R gH gρρρρρρ∆=-=+∆--000p g g p p 0.254m g g 10009.81g g 136009.812R H R ρρρρρρ⨯∆⨯⨯，，，4，，－（－）－ 3.5110＝＝＝＝－－－220.30.2540.554m R R R ∆，＝＋＝＋＝1－3单杯式水银压强计如图的液杯直径D ＝100mm ，细管直径d ＝8mm 。
【精品】泵与泵站第五版课后答案
【关键字】精品无需财富值下载【P107习题】【1】．（1）已知，出水水箱内绝对压强P1=3.0atm，进水水箱绝对压强P2=0.8atm 以泵轴为0-0线，大气压Pa=1atm出水水箱测压管水头：进水水箱测压管水头：（“-”表示在泵轴以下）（2）泵的吸水地形高度：（3）泵的压水地形高度：【2】．解答：如图（a），据题意：以泵轴为基准面（1）b水泵位置水头：b水泵吸水池测压管水柱高度：b水泵吸水池测压管水头：b水泵解得：（2）c水泵位置水头：（在泵轴以下）c水泵吸水池测压管水柱高度：c水泵吸水池测压管水头：c水泵H解得：（1）根据给定的流量和管径，查《给水排水设计手册》第一册，得：吸水管沿程水头损失系数‰压水管沿程水头损失系数‰真空表读数：（见P24，公式2-30）真空表安装在泵轴处，则：计算水泵的吸水管流速：泵吸水地形高度：吸水管水头损失：则：真空表读数∵则：%真空度=（2）泵的静扬程： 压水管水头损失： 管道总水头损失：总扬程：（3）轴功率：【4】．解答：以吸水池水面为基准面列0-0，1-1，2-2，3-3断面能量方程如下： 0-0断面： 1-1断面： 2-2断面： 3-3断面：吸水管水头损失： 得：压水管水头损失：得：∵泵装置总扬程 则：（总水头损失）忽略流速差，即21v v ≈，022221=-gv v ； 压力表和真空表沿泵轴安装，即0=∆z 则最后：gv h H H ST223+∑+=【5】．解答：泵的基本方程式：)(1)(12222222222ββctg C u u gctg C u g u u C g H r r u T -=-=⋅=叶轮出口牵连速度：）（s /m 25.216028.014.314506022=⨯⨯==D n u π 叶轮出口面积：）（2222m 035.004.028.014.3=⨯⨯=⋅=b D F π径向流速：）（s /m 57.38035.02T 2T T r Q QF Q C ===代入基本方程式，得理论特性曲线：（1）Q-H 关系曲线不变；相同工况下，需要的功率增加为原来的1.3倍。
(完整版)泵与泵站第五版课后答案
无需财富值下载 【P 107习题】【1】．（1） 已知，出水水箱内绝对压强P 1=3.0atm ，进水水箱绝对压强P 2=0.8atm以泵轴为0-0线，大气压P a =1atm出水水箱测压管水头：()()m P P H a 2010131011=⨯-=⨯-=进水水箱测压管水头：()()m P P H a 21018.01022-=⨯-=⨯-=（“-”表示在泵轴以下）m H H H ST 22)2(2021=--=-=（2）泵的吸水地形高度：m H H ss 22-==（3）泵的压水地形高度：m H H sd 201==【2】．解答：如图（a ），m H a ss 3)(=据题意：m H H H a ss C ss b ss 3)()()(===以泵轴为基准面（1）b 水泵位置水头：A b H Z =b 水泵吸水池测压管水柱高度：()m h 51015.0-=⨯-= b 水泵吸水池测压管水头：()m H h Z H A b 5-+=+=测 b 水泵()m H H H H A A b ss 35500)(=-=--=-=测 解得：m H A 2=（2）c 水泵位置水头：m Z c 5-=（在泵轴以下）c 水泵吸水池测压管水柱高度：()1010101-=⨯-=c c P P hc 水泵吸水池测压管水头：)(151010105m P P h Z H c c c -=-+-=+=测 c 水泵()m P P H H c c c ss 31015151000)(=-=--=-=测H 解得：atm P c 2.1=（1）根据给定的流量和管径，查《给水排水设计手册》第一册，得： 吸水管沿程水头损失系数7.51=i ‰压水管沿程水头损失系数6.111=i ‰ 真空表读数：2z221∆-+∑+=g v h H H s sdv （见P24，公式2-30）真空表安装在泵轴处，02z=∆ 则：gv h H H s ss v 221+∑+=计算水泵的吸水管流速：s m D Q A Q v s /27.1)44.014.3(16.0)4(2211=⨯===π 泵吸水地形高度：m H ss 33235=-=吸水管水头损失：m l i h s 17.11300057.0111=+⨯=+⋅=∑则：真空表读数O H 25.48.9227.1171.1322m H v =⨯++=∵760mmHg O H 1012==m atm则：mmHg 2337625.4O H 25.42=⨯=m % 真空度=%5.57100%OH 10OH 25.4O H 10100%222=⨯-=⨯-m m m P P P a v a （2）泵的静扬程：()()m H ST 5.521012325.74=⨯-+-= 压水管水头损失：m l i h d 32.312000116.0122=+⨯=+⋅=∑ 管道总水头损失：m h h h d s 49.432.317.1=+=∑+∑=∑总扬程：m h H H ST 99.5649.45.52=+=∑+=（3）轴功率：kw 66.1277.0100099.5616.08.910001000=⨯⨯⨯⨯==ηρgQH N【4】．解答：以吸水池水面为基准面列0-0，1-1，2-2，3-3断面能量方程如下：0-0断面：gP g P g v Z E a ρρ++=++=002020001-1断面：gP g v z H g P g v Z E ss ρρ121121112)2(2++∆-=++=2-2断面：gP g v z H g P g v Z E ss ρρ222222222)2(2++∆+=++= 3-3断面：gP g v H g P g v Z E a ST ρρ++=++=222332333吸水管水头损失：g v z H H g v z H g P P E E h ss v ss a s 22222121110-⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--=-⎪⎭⎫ ⎝⎛∆---=-=∑ρ得：g v z H h H ss s v 2221+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-+∑= 压水管水头损失：STss d ST ss a d H g v v z H H H g v v z H g P P E E h --+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆++=--+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆++-=-=∑222223222322232ρ得：ST ss d d H g v v z H h H +--⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+-∑=222322 ∵泵装置总扬程d v H H H +=则：ST ss d ss s d v H g v v z H h g v z H h H H H +--⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+-∑++⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-+∑=+=2222232221 ()ST d s H gv g v v z h h ++-+∆-∑+∑=22232221（总水头损失d s h h h ∑+∑=∑）⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--+++∑=z g v v g v H h ST22222123忽略流速差，即21v v ≈，022221=-gv v ； 压力表和真空表沿泵轴安装，即0=∆z 则最后：gv h H H ST223+∑+=【5】．解答：泵的基本方程式：)(1)(12222222222ββctg C u u gctg C u g u u C g H r r u T -=-=⋅=叶轮出口牵连速度：）（s /m 25.216028.014.314506022=⨯⨯==D n u π 叶轮出口面积：）（2222m 035.004.028.014.3=⨯⨯=⋅=b D F π径向流速：）（s /m 57.38035.02T 2T T r Q QF Q C ===代入基本方程式，得理论特性曲线：T T T Q ctg Q H 86.14408.40)3057.3825.2125.21(8.912-=︒⋅⨯-=（1）Q-H 关系曲线不变；相同工况下，需要的功率增加为原来的1.3倍。
真空泵与阀门.
真空泵：一、概要：真空泵是获得真空的设备，根据自身极限真空的能力将真空泵分为低真空泵和高真空泵。
表1.对常用真空泵进行了分类归纳。
表1.常用真空泵的分类：二、各类真空泵的特性表2.各类真空泵的特性：（六）、分子泵（turbo molecular pump）分子泵是使用高速旋转的叶片，使气体分子有一定方向的动量，藉以获得排气能力的机械泵。
抽真空的范围为10-10Torr。
图（10）是分子泵的工作原理示意图，这种泵之所以称为分子泵，因为它必须在进气端的气体处于分子流的情况下，才能有效的操作，此时的压力约在10-3Torr以下，所以需要一个回转泵做辅抽泵。
高级的分子泵有磁浮式（magnatically levitated）无油。
转子以锻造铸模一体成型式，抽气速度可达800l/s或以上。
本体连接电缆线和电源供应器均可以定期交换，任何零件更换后，不需再做调整，电源供应器有自行诊断功能。
停电时磁浮会藉由再生刹车而自动维持。
触地轴承可承受250次停电事件。
一个分子泵的构造如图（11）所示。
其各组成部分之作用为：1、入气口，2、定子，3、转子，4、轴承，5、马达，6、马达轴，7、冷却水，8、背压口。
转子定子转子定子 -4-10 法兰轴承背面扩散供水图（10）分子泵的工作原理示意图图（11）分子泵的构造图（七）、冷泵(cryogenic pump)冷泵系统由压缩机（compressor）和冷泵（cryopump）二部分组成。
内部有一耐用的闭回路冷冻（refrigeration）单元，如图（12）所示。
工艺腔冷泵供气图（12）冷泵的结构及配置先利用压缩机将氦气（He）压缩，以热交换方式除去其所产生的热量。
再使氦气急速膨胀，并导入到冷泵内，它吸收大量的热，使泵内调节板（baffle温度降为80K（K:绝对温度），而将水蒸气凝聚。
另一冷冻面板（Cryopanel）更降为15K。
当气体分子和此面板接触，即被陷住而凝聚。
除氩、氦、氖外，所有气体均液化为液体，蒸气压降至10-10Torr以下。
流体力学泵与风机(第五版)蔡增基课后习答案(一)
流动阻力和能量损失1.如图所示：（1）绘制水头线；（2）若关小上游阀门A ，各段水头线如何变化？若关小下游阀门B ，各段水头线又如何变化？（3）若分别关小或开大阀门A 和B ，对固定断面1-1的压强产生什么影响？解：（1）略（2）A 点阻力加大，从A 点起，总水头线平行下移。
由于流量减少，动能减少，使总水头线与测压管水头线之间的距离减小，即A 点以上，测压管水头线上移。
A 点以下，测压管水头线不变，同理讨论关小B 的闸门情况。
（3）由于1—1断面在A 点的下游，又由于A 点以下测压管水头线不变，所以开大或者关小阀门对1—1断面的压强不受影响。
对B 点，关小闸门，B 点以上测压管水头线上移，使1—1断面压强变大，反之亦然。
2.用直径的管道，输送流量为的水，如水温为mm d 100=s kg /105℃，试确定管内水的流态。
如用这样管道输送同样质量流量的石油，已知石油密度，运动粘滞系数3850m kg =ρ，试确定石油的流态。
s cm 214.1=υ解：（1）5℃时，水的运动粘滞系数sm 2610519.1−×=υ，=Av Q Q ρρ==v()231.0410110×××π20008386310519.1)1.0(41011.010Re 623>=××××××==−πυvd 故为紊流（2）200013141014.1)1.0(48501.010Re 42<=×××××=−π故为层流3.有一圆形风道，管径为300mm ，输送的空气温度20℃，求气流保持层流时的最大流量。
若输送的空气量为200kg/h ，气流是层流还是紊流？解：20℃时,空气的运动粘滞系数sm v 26107.15−−×=3205.1m kg =ρ2000Re ==υvdsm v 105.03.0107.1520006=××=−hkg s kg vA Q m 32109.83.04105.0205.132=×=×××==−πρ故，为紊流h kg 2004.水流经过一渐扩管，如小断面的直径为，大断面的直径1d 为，而，试问哪个断面雷诺数大？这两个断面的雷2d 221=d d 诺数的比值是多少？21Re Re 解：；2211A v A v Q ==4)(2122121===d dA A v v2214Re Re 221121=×==d v d v 故直径为的雷诺数大1d 5.有一蒸汽冷凝器，内有250根平行的黄铜管，通过的冷却水总流量为8L/s ，水温为10℃，为了使黄铜管内冷却水保持为紊流（紊流时黄铜管的热交换性能比层流好），问黄铜管的直径不得超过多少？解：0℃时,水的运动粘滞系数υ=1.31×10−6m 2/s24250d Q v ⋅⋅=π要使冷却水保持紊流,则4000Re ≥，4000≥υvd mm vd 61031.14000−××≤即：mmd 67.7≤若最小Re 取2000时，mmd 3.15≤6.设圆管直径，管长，输送石油的流量mm d 200=m L 1000=运动粘滞s L Q /40=系数，求沿程水头损失。
化工原理实验课课后习题答案
流体流动阻力的测定1.如何检验系统内的空气已经被排除干净答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数,在开机前若真空表和压力表的读数均为零,表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零,则表明,系统内的空气没排干净;行压差计的零位应如何校正答：先打开平衡阀,关闭二个截止阀,即可U行压差计进行零点校验3.进行测试系统的排气工作时,是否应关闭系统的出口阀门为什么答：在进行测试系统的排气时,不应关闭系统的出口阀门,因为出口阀门是排气的通道,若关闭,将无法排气,启动离心泵后会发生气缚现象,无法输送液体;4．待测截止阀接近出水管口,即使在最大流量下,其引压管内的气体也不能完全排出;试分析原因,应该采取何种措施答：待截止阀接近进水口,截止阀对水有一个阻力,若流量越大,突然缩小直至流回截止阀,阻力就会最大,致使引压管内气体很难排出;改进措施是让截止阀与引压阀管之间的距离稍微大些;5．测压孔的大小和位置,测压导管的粗细和长短对实验有无影响为什么答：由公式2p可知,在一定u下,突然扩大ξ,Δp增大,则压差计读数变大；2u反之,突然缩小ξ,例如：使ξ＝,Δp减小,则压差计读数变小;6．试解释突然扩大、突然缩小的压差计读数在实验过程中有什么不同现象答：hf与很多值有关,Re是其中之一,而λ是为了研究hf 而引入的一个常数,所以它也和很多量有关,不能单单取决于Re,而在Re在一定范围内的时候,其他的变量对于λ处于一个相对较差的位置,可以认为λ与Re关系统一;7.不同管径、不同水温下测定的～Re曲线数据能否关联到同一曲线答：hf与很多值有关,Re是其中之一,而λ是为了研究hf而引入的一个常数,所以它也和很多量有关,不能单单取决于Re,而在Re在一定范围内的时候,其他的变量对于λ处于一个相对较差的位置,可以认为λ与Re关系统一;正如Re在3×103～105范围内,λ与Re的关系遵循Blasius关系式,即λ=8．在～Re曲线中,本实验装置所测Re在一定范围内变化,如何增大或减小Re的变化范围答：Redu,d为直管内径,m；u为流体平均速度,m/s；为流体的平均密度,kg/m3；s; 为流体的平均黏度,Pa·8．本实验以水作为介质,作出～Re曲线,对其他流体是否适用为什么答：可以使用,因为在湍流区内λ=fRe,;说明在影响λ的因素中并不包含流体d本身的特性,即说明用什么流体与-Re无关,所以只要是牛顿型流体,在相同管路中以同样的速度流动,就满足同一个-Re关系;9．影响值测量准确度的因素有哪些答：2dp,d为直管内径,m；为流体的平均密度,kg/m3；u为流体平均速2u度,m/s；p为两测压点之间的压强差,Pa;△p=p1-p2,p1为上游测压截面的压强,Pa；p2为下游测压截面的压强,Pa 离心泵特性曲线的测定1.为什么启动离心泵前要先灌泵如果灌水排气后泵仍启动不起来,你认为可能是什么原因答：离心泵若在启动前未充满液体,则泵壳内存在空气;由于空气密度很小,所产生的离心力也很小;此时,在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内;虽启动离心泵,但不能输送液体;泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏,即使电机的三相电接反了,泵也会启动的;2．为什么启动离心泵时要关出口调节阀和功率表开关启动离心泵后若出口阀不开,出口处压力表的读数是否会一直上升,为什么答：关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小,这意味着电机功率极大,会烧坏电机;当泵不被损坏时,真空表和压力表读数会恒定不变,水泵不排水空转不受外网特性曲线影响造成的;3．什么情况下会出现气蚀现象答：金属表面受到压力大、频率高的冲击而剥蚀以及气泡内夹带的少量氧气等活泼气体对金属表面的电化学腐蚀等,使叶轮表面呈现海绵状、鱼鳞状破坏;4．为什么泵的流量改变可通过出口阀的调节来达到是否还有其他方法来调节流量答：用出口阀门调节流量而不用泵前阀门调节流量保证泵内始终充满水,用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压,使叶轮氧化,腐蚀泵;还有的调节方式就是增加变频装置,很好用的;5．正常工作的离心泵,在其进口管线上设阀门是否合理为什么答：合理,主要就是检修,否则可以不用阀门;6．为什么在离心泵吸入管路上安装底阀答：为便于使泵内充满液体,在吸入管底部安装带吸滤网的底阀,底阀为止逆阀,滤网是为了防止固体物质进入泵内而损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作;7．测定离心泵的特性曲线为什么要保持转速的恒定答：离心泵的特性曲线是在一定转速n下测定的,当n改变时,泵的流量Q、扬程H及功率P也相应改变;对同一型号泵、同一种液体,在效率η不变的条件下,Q、H、P随n的变化关系如下式所示见课本81页当泵的转速变化小于20%时,效率基本不变;8．为什么流量越大,入口真空表读数越大而出口压力表读数越小答：据离心泵的特征曲线,出口阀门开大后,泵的流速增加,扬程降低,故出口压力降低；进口管道的流速增加,进口管的阻力降增加,故真空度增加,真空计读数增加;过滤实验1.为什么过滤开始时,滤液常有些混浊,经过一段时间后滤液才转清答：因为刚开始的时候滤布没有固体附着,所以空隙较大,浑浊液会通过滤布,从而滤液是浑浊的;当一段时间后,待过滤液体中的固体会填满滤布上的空隙从而使固体颗粒不能通过滤布,此时的液体就会变得清澈;2.滤浆浓度和过滤压强对K有何影响答:滤浆浓度越大滤浆的黏度也越大,K值将越小；过滤压强的增大,同时影响比阻和压缩指数,但总体来说K值也会随之增大;4.△q取大一点好还是取小一点好同一次实验△q不同,所得出的K、qe会不会不同Q为什么去平均值答：△q应适当的取,估算实验总用时,大概取7~8个点,可平均取或取不同的△q,得出的k、qe 影响不大；而因为我们算出来的△t/△q是该过滤量段的平均时间,其值在表示该滤液量中段更显其准确性;总传热系数测定实验1.实验过程中,蒸汽温度改变对实验结果有什么影响如何保持蒸汽温度恒定答：蒸汽温度提高,只影响tm, T增大,tm增大,在其它条件不变的情况下,从公式可以看出,对流传热系数减小;措施：及时排除不凝气体和冷凝水,保持蒸汽压力恒定;3.实验过程中,如何判断传热达到稳定答：在实验进行一段时间后,如果在温度显示仪上蒸汽的温度和空气的出口温度都为稳定值,即表示传热达到稳定;4.蒸汽冷凝过程中不凝性气体存在对实验结果会有什么影响应采取什么措施解决答：在套管换热器中,环隙中通水蒸汽,内管管内通空气,水蒸汽冷凝放热加热空气,空气侧对流传热系数i与总传热系数K有以下关系：若有不凝气体存在,使得减小,K减小;措施：因为蒸汽冷凝传热系数很大,空气的传热系数较小,为了提高总传热系数,主要提高管内的传热系数湍动程度比较容易,及时排除不凝气体;1．其它条件不变,只改变回流比对塔的性能有何影响答：精馏中的回流比R,在塔的设计中是影响设备费用塔板数、再沸器、及冷凝器传热面积和操作费用加热蒸汽及冷却水消耗量的一个重要因素,所以应该选择合适的回流比;在操作中,它是一对产品的质量与产量有重大影响而又便于调节的参数;2．进料板的位置是否可以任意选择它对塔的性能有何影响答：冷液进料时,q线斜率大于零,所以提馏段操作线原理平衡线,与其他进料状况相比要想达到相同的分离效果,必须减少板数,但实际板数不会变,使得分离效果更好;进料位置会上移;3．查取进料液的汽化潜热时定性温度如何取答：取进料管入口与出口温度的算术平均值作为进料液的汽化潜热时的定性温度;4．进料状态对精馏塔操作有何影响确定q线需测定哪几个量答：在回流比R、x f、x d、x w一定的情况下,q值减小,即进料前经过预热或者部分汽化,精馏段操作线不变,但提馏段操作线斜率变大越靠近平衡线,所需的理论板数N越多;5．塔顶冷液回流对塔操作有何影响答：冷凝液成为回流液的一部分,由于这部分的冷凝,上升到精馏段的蒸汽量比提留段少,费蒸汽;6．利用本实验装置能否得到98%质量以上的乙醇为什么答：不能;在本次实验中,测出的塔板的效率非常低,仅为40%左右,要达到此值,塔要无限高,与实验高度不符;7．全回流操作在生产中有何实际意义答：塔顶上升的蒸汽经冷凝后全部回流到塔内,这种操作方式叫全回流；塔顶和塔底产品产量均为零,既不想塔内进料也不从塔内取料,无精馏段和提馏段之分,操作线为yn+1=yn,所需理论板数最少；在精馏生产停车时利用全回流可以调整塔使塔稳定8．精馏操作中为什么塔釜压力是一个重要参数它与哪些因素有关答：塔压反映了塔内部组分的变化、塔负荷情况等;9．操作中增加回流比的方法是什么能否采用减少塔顶出料量D的方法答：相同的物系,达到相同的分离要求,若进料状况参数q值越小,对应的最的回流比越大；同一物系分离,进料组成及热状况相同,x d越大,R min就越大,最小回流比与一定分离要求是紧密联系的;10．本实验中,进料状况为冷态进料,当进料量太大时,为什么会出现精馏段干板,甚至出现塔顶既无回流也无出料的现象应如何调节答：进料过大容易导致塔釜部热量负荷升高,引起三点温度下滑；可以换热或提高釜部热量1.测定吸收系数KYa和△P/Z—u关系曲线有何实际意义答：△P/Z —u曲线是描述流体力学的特性也是吸收设备主要参数,为了计算填料塔的动力消耗也需流体力学特性,确定填料塔适宜操作范围及选择适宜的气液负荷;2.测定曲线和吸收系数分别需测哪些量答：空塔气速u；填料层压降△P；塔顶表压大小；吸收系数KYa；空气流量；氨气流量；进塔和出塔气体浓度；操作状态下的温度、压强；塔顶、塔底液相浓度;3.试分析实验过程中气速对KYa和△P/Z的影响;答：由△P/Z—u 曲线可知,当l=0时,随u增大,△P/Z也增大,两者呈直线关系；当l≠0时,随u增大,△P/Z也增大,在截点与液泛点之间呈微小变化,△P/Z增加相对较快,在液泛点以上u稍微增加一些,△P/Z有明显变化,阻力增加,不能下流,而对KYa由于随u增大在一定范围内吸收增大反而不吸收,KYa变为0;4.当气体温度与吸收剂温度不同时,应按哪种温度计算亨利系数答：以为E随物系而变,一定物系T增加E增大,当气体温度与吸收剂温度不同时应用吸收剂温度来计算亨利系数;5.分析实验结果：在其他条件不变的情况,增大气体流量空气的流量,吸收率、吸收系数KYa及传质单元数NOG、传质单元高度HOG 分别如何变化是否与理论分析一致,为什么答：由记录测定两组体积吸收系数可以看出,若是增大空气流量吸收系数KYa减小,那么增大V空气流量时则GA必增大,传质单元高度HOG不变,与理论分析差不多;6.在不改变进塔气体浓度的前提下,如何提高出塔氨水浓度答：当Y1不变时X1=Y1-Y2/L/G+X2知在Y1、Y2都不变时增大X2,即吸收剂所含溶质组成,则可使X1增大,则提高了出塔氨水浓度;7.填料吸收塔塔底为什么必须设置液封管路答：为了防止塔外气体进入塔内影响吸收效率,同时还可以起到稳定塔内气体压力的作用;1.为什么在操作中要先开鼓风机送气,而后通电加热答：先开风机是为了避免空气不流通而烧坏电加热器;2.如果气流温度不同时,干燥速率曲线有何变化答：干燥速率的定义：恒速干燥阶段：湿物料在恒速干燥条件下进行时,物料表面的湿度θ等于空气的湿球温度tw,当tw为定值时,物料表面的空气湿含量HW也为定值;由于物料表面和空气间传热和传质过程与测湿球温度时的情况基本相同;所以dQ/sdt=at-tw,dw/sdt=KhHsw-H而干燥是在恒定空气条件下进行的;故随空气条件而变的α和kH均保持恒定不变,而且 t—tw和 HW-H也为恒定值;由此可知：湿物料和空气间的传热速率及传质速率均保持不变;即湿物料以恒定速率向空气中、气化水分;而且此阶段,空气传给湿物料的湿热恰好等于水分气化所需的汽化热,即dQ=rdH,U=dW/Sdt=kHHt-H=a/rt-tw由此可知,在第一阶段——恒速干燥阶段,U随气流温度升高而增大;降速干燥阶段：由于降速干燥阶段速率取决于物料本身结构、形状和尺寸,而与干燥介质状态参数无关,因此变化不大;3.试分析在实验装置中,将废气全部循环可能出现的后果答：如果将废气全部循环,水分将不能由实验装置中排出;这样直到热气流中水分达到一定含量,气流水分的分压不再小于干燥物料水分的分压,会导致干燥介质为水气所饱和,推动力为零,气流就不能将汽化的水汽带走,干燥就无法进行;4.某些物料在热气流中干燥,希望热气流相对湿度要小；某些要在相对湿度较大的热气流中干为什么答：在化工生产中,由于被干燥物料的形状和性质各不相同,对于干燥后的产品要求也不尽相同,因此对于干燥介质的要求也不同;对于需要在热气流中干燥的物料,如果希望干燥过程的平均推动力较大,干燥介质水汽的分压较小,有一个较大的干燥速率;以较快完成干燥操作,则希望热气流相对湿度要小；相反,如果需要减少空气消耗量及传热量,降低操作费用,则可在相对湿度较大的热气流中干燥;5.物料厚度不同时,干燥速率曲线又如何变化答：AB——预热段；与物料厚度无关；BC——恒速段,与物料厚度也无关；C点——临界点,物料越厚,XC越大CD—降速段,由于是同一物料,物料越厚,X不变,但C’ D 将在CD曲线下方;6.湿物料在70℃～80℃的空气流中经过相当长时间的干燥,能否得到绝干物料答：不能;当物料中所含水分降至平衡含水量时,干燥过程终止。