化工原理-第2章-流体输送机械-典型例题题解
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 /min 11450n r =时流量3118V q m h =／，扬程1220m H O H =柱转速/min 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。
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。
化工原理习题解答(第二版)(祁存谦)习题解
祁存谦丁楠吕树申《化工原理》习题解答第1章流体流动第2章流体输送第3章沉降过滤第4章传热第5章蒸发第6章蒸馏第7章吸收第9章干燥第8章萃取第10章流态化广州中山大学化工学院（510275）2008/09/28第1章 流体流动1-1．容器A 中气体的表压力为60kPa ，容器B 中的气体的真空度为Pa 102.14⨯。
试分别求出A 、B 二容器中气体的绝对压力为若干Pa 。
该处环境大气压等于标准大气压。
（答：A,160kPa ；B,88kPa ）解：取标准大气压为kPa 100，所以得到：kPa 16010060=+=A P ；kPa 8812100=-=B P 。
1-2．某设备进、出口的表压分别为 12kPa -和157kPa ，当地大气压为101.3kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。
(答：169kPa -) 解：kPa 16915712-=--=-=∆出进P P P 。
1-3．为了排除煤气管中的少量积水，用如图示水封设备，水由煤气管道上的垂直支管排出，已知煤气压力为10kPa （表压）。
问水封管插入液面下的深度h 最小应为若干？ （答：m 02.1）解：m 02.18.910101033=⨯⨯=∆=g P H ρ习题1-3 附图1-4．某一套管换热器，其内管为mm,25.3mm 5.33⨯φ外管为mm 5.3mm 60⨯φ。
内管流过密度为3m 1150kg -⋅，流量为1h 5000kg -⋅的冷冻盐水。
管隙间流着压力（绝压）为MPa 5.0，平均温度为C 00，流量为1h 160kg -⋅的气体。
标准状态下气体密度为3m 1.2kg -⋅，试求气体和液体的流速分别为若干1s m -⋅？（ 答：1L s m11.2U -⋅=；1g s 5.69m U -⋅= ）习题1-4 附图解：mm 27225.35.33=⨯-=内d ，m m 5325.360=⨯-=外d ；对液体：122s m 11.2027.011503600/500044/-⋅=⨯⨯⨯===ππρ内d m A V u l l l l l ； 对气体：0101P P =ρρ⇒3560101m kg 92.51001325.1105.02.1-⋅=⨯⨯⨯==P P ρρ，()224内外内外D d A A A g -=-=π()2322m 1032.10335.0053.04⨯=-=π，13s m 69.592.51032.13600/160/--⋅=⨯⨯===ggg gg g A m A V u ρ。
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——流体输送机械习题及答案
化工原理——流体输送机械习题及答案第二章流体输送机械一、选择与填空1、离心泵的工作点是＿＿＿＿＿曲线与＿＿＿＿＿＿＿曲线的交点。
2、离心泵启动前需要先向泵内充满被输送的液体，否则将可能发生现象。
而当离心泵的安装高度超过允许安装高度时，将可能发生现象。
3、离心泵开动之前必须充满被输送的流体是为了防止发生＿＿＿＿。
A 汽化现象B 汽蚀现象C 气缚现象D 气浮现象4、用一气蚀余量为3m的离心泵输送处于沸腾状态下的塔底液体，若泵前管路的全部流动阻力为1.5m液柱，则此泵的安装位置必须＿＿。
A 高于塔底液面4.5m的上方B 高于塔底液面1.5m的上方C 低于塔底液面4.5m的下方D 低于塔底液面3.0m的下方5、若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头，流量，效率，轴功率。
6、离心泵的调节阀开大时，A 吸入管路阻力损失不变B 泵出口的压力减小C 泵入口的真空度减小D 泵工作点的扬程升高7、某离心泵运行一年后发现有气缚现象，应。
A 停泵，向泵内灌液B 降低泵的安装高度C 检查进口管路是否有泄漏现象D 检查出口管路阻力是否过大8、离心泵的主要特性曲线包括、和三条曲线。
9、离心泵特性曲线是在一定下，用常温为介质，通过实验测定得到的。
10、离心通风机的全风压是指与之和，其单位为。
11、若离心泵入口真空表读数为700mmHg，当地大气压为101.33kPa，则输送上42℃水时（饱和蒸汽压为8.2kPa）泵内发生汽蚀现象。
12、若被输送的流体的粘度增高，则离心泵的压头、流量、效率、轴功率。
13、离心泵通常采用调节流量；往复泵采用调节流量。
14、离心泵允许汽蚀余量定义式为。
15、离心泵在一管路系统中工作，管路要求流量为Q e，阀门全开时管路所需压头为H e，而与相对应的泵所提供的压头为H m，则阀门关小压头损失百分数为％。
16、离心通风机的特性曲线包括、、和四条曲线。
17、往复泵的往复次数增加时，流量，扬程。
18、齿轮泵的特点是_，适宜于输送液体，而不宜于输送。
华东理工大学-化工原理上册习题与解答第二章 流体输送机械
61第二章 习 题管路特性1. 拟用一泵将碱液由敞口碱液槽打入位差为10m 高的塔中。
塔顶压强为0.06MPa(表压)。
全部输送管均为φ57×3.5mm 无缝钢管, 管长50m(包括局部阻力的当量长度)。
碱液的密度ρ=1200kg/m 3, 粘度μ=2mPa ·s 。
管壁粗糙度为0.3mm 。
试求：(1) 流动处于阻力平方区时的管路特性方程； (2) 流量为30m 3/h 时的He 和Ne 。
习题1 附图 习题2 附图离心泵的特性2. 直径0.4m, 高0.2m 的空心圆筒内盛满水, 圆筒以1000rpm 绕中心轴旋转, 筒顶部中心处开有一小孔与大气相通。
试用静力学基本方程式(1-8)求：(1) 液体作用于顶盖上的压强分布(p 与半径r 的关系)；(2) 筒圆周内壁上液体的势能gρP 及动能u g22比轴心处各增加了多少？3. 某离心泵在作性能试验时以恒定转速打水, 当流量为71m 3/h 时, 泵吸入口处真空表读数0.029MPa, 泵压出口处压强计读数0.31MPa 。
两测压点的位差不计, 泵进、出口的管径相同。
测得此时泵的轴功率为10.4kW, 试求泵的扬程及效率。
带泵管路的流量及调节4. 在离心泵和输送管路的系统中, 已知下列条件：输送管路两端的势能差gρP∆, 管径d 、管长l(包括局部阻力的当量长度)，粗糙度ε, 液体物性μ、ρ及泵的特性方程2BV A H e−=。
试作一框图以表示求取输液量的计算步骤。
62习题4 附图5. 某离心水泵的特性曲线数据如下： V,l/min 0 1200 2400 3600 4800 6000 H e , m34.5343331.52826管路终端与始端的位差5m, 管长360m(包括局部阻力的当量长度), 泵的进、出口内径为 120mm, 设λ为一常数0.02。
求泵的供水量及有效功率。
*6. 某台离心泵的特性曲线可用方程2220V H e−=表示。
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
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化工原理典型例题题解第2章 流体输送机械例1 离心泵的工作点用某一离心泵将一贮罐里的料液送至某高位槽 ，现由于某种原因，贮罐中料液液面升高，若其它管路特性不变，则此时流量将（ ）。
A 增大B 减少C 不变D 不确定例 2 附图例2 附图解：该题实际上是分析泵的工作点的变动情况。
工作点是泵特性曲线与管路特性曲线的交点，其中任何一条特性曲线发生变化，均会引起工作点的变动，现泵及其转速不变，故泵的特性曲线不变。
将管路的特性曲线方程式列出2421212)(8v q gd d lg P P Z Z H πζλρ++-+-=现贮槽液面升高，1Z 增加，故管路特性曲线方程式中的截距项数值减小，管路特性曲线的二次项系数不变。
由曲线1变为曲线2，则工作点由A 点变动至B 点。
故管路中的流量增大，因此答案A 正确。
例2 离心泵压头的定义 离心泵的压头是指（ ）。
A 流体的升举高度； B 液体动能的增加；hm ,Q 3m ,H e A B1曲线2曲线C 液体静压能的增加；D 单位液体获得的机械能。
解：根据实际流体的机械能衡算式H e =(Z 2-Z 1)+(P 2-P 1)+(u 22-u 12)/2g+ΣH f离心泵的压头可以表现为液体升举一定的高度(Z 2-Z 1)，增加一定的静压能(P 2-P 1)/(g ρ)，增加一定的动能(u 22-u 12)/(2g)以及用于克服流体流动过程中产生的压头损失ΣH f 等形式，但本质上离心泵的压头是施加给单位液体（单位牛顿流体）的机械能量J(J/N=m).故答案D 正确。
例3离心泵的安装高度H g 与所输送流体流量、温度之间的关系 分析离心泵的安装高度H g 与所输送流体流量、温度之间的关系。
解：根据离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r ，计算泵的最大允许安装高度的计算公式为[][]5.0)()10(0+---=∑-r f vgNPSH HgPg P H ρρ (1)首先分析离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r 的定义过程。
在泵内刚发生汽蚀的临界条件下，泵入口处液体的静压能和动能之和(P 1,min /g ρ+u 12/2g)比液体汽化的势能(P v /g ρ)多余的能量(u k 2/2g+ΣH f(1-k))称为离心泵的临界汽蚀余量，以符号(NPSH)C 表示，即∑-+=-+=)1(221min,122)(K f K v c H gu g p g u g P NPSH ρρ (2)由（2）式右端看出，流体流量增加，（NPSH ）C 增加，即必须的汽蚀余量(NPSH)r 增加。
由（1）式可知，液体流量增加，泵的最大允许安装高度[]g H 应减少。
根据(NPSH)C 的定义可知，当流量一定而且流动状态已进入阻力平方区时(u k 2/2g+ΣH f(1-k)，均为确定值)，(NPSH)C 只与泵的结构尺寸有关，故汽蚀余量是泵的特性参数，与所输送流体的蒸汽压P V 无关。
由（1）式可知，若流体温度升高，则其P V 值增加，从而[]gH 应减小。
例4 离心泵的组合使用现需用两台相同的离心泵将河水送入一密闭的高位槽，高位槽液面上方压强为（表压强），高位槽液面与河水水面之间的垂直高度为10m ，已知整个管路长度为50m （包括全部局部阻力的当量长度），管径均为50mm ，直管阻力摩擦系数λ=。
单泵的特性曲线方程式为26100.150v e q H ⨯-=（式中H e 的单位为m ；q v 的单位为m 3/s ）。
通过计算比较该两台泵如何组合所输送的水总流量更大。
解：泵的组合形式分为串联和并联，由此单泵的特性曲线方程写出串联泵和并联泵的特性曲线方程26100.2100v e q H ⨯-=串 （1）25105.250v e q H ⨯-=并 （2） 自河水水面至密闭高位槽液面列出管路特性曲线方程gu d l l g P Z H e e 22∑++∆+∆=λρ 将有关数据代入81.92)050.0785.0(050.050025.081.9100010013.15.110225⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+=ve q H 整理得：25103.315.10v e q H ⨯+= （3）若采用串联，联立方程（1）（3）得)/(102.633s m q V -⨯=串若采用并联，联立方程（2）（3）得)/(103.835s m q V -⨯=并可见，对于该管路应采用串联，说明该管路属于高阻管路。
为了充分发挥组合泵能够增加流量，增加压头的作用，对于低阻管路，并联优于串联；对于高阻管路，串联优于并联。
例5 分支管路如何确定泵的有效压头和功率用同一台离心泵由水池A 向高位槽Ｂ和Ｃ供水，高位槽Ｂ和Ｃ的水面高出水池水面Ａ分别为ＺB ＝25m,Z c =20m 。
当阀门处于某一开度时，向Ｂ槽和Ｃ槽的供水量恰好相等，即ＶB ＝ＶC ＝4s l /。
管段长度，管径及管内摩擦阻力系数如下：管段 管长（包括Σl e ）,m 管径,mm 摩擦系数λ ED 100 75 DF 50 50 DG 50(不包栝阀门) 50 求（1）泵的压头与理论功率；（２）支管ＤＧ中阀门的局部阻力系数。
例 5 附图解：（１）该问题为操作型问题，忽略三通Ｄ处的能量损失，自Ａ－Ａ截面至Ｂ－Ｂ截面列出机械能衡算式为H e =Z B +g u d l 21211λ+gu d l 22222λ ①自Ａ－Ａ截面至Ｃ－Ｃ截面列出机械能衡算式为H e =Z c +g u d l 21211λ+gu d l 22222λ+g u 23ζ ②按照①式和②式所求出的泵提供给单位流体的能量即压头是同一数值。
因为ＤＧ支管中阀门的阻力系数是未知数，故按①式求泵的压头。
首先计算出流速u 1,u 2,u 3u 1=()213410d V V c b π-⨯+=()23075.0785.01044⨯⨯+-= (m/s)u 2=223410d V b π-⨯=23050.0785.0104⨯⨯-= (m/s) u 3=233410d V c π-⨯=23050.0785.0104⨯⨯-= (m/s) 将已知数据代入①式H e =25+81.928.1075.0100025.02⨯⨯⨯+81.920.2050.050025.02⨯⨯⨯=（m ） 理论功率 N e =H e V ρg =()⨯⨯+⨯-3104481.9103⨯= (W)⑵ 由①、②式可得gu g u d l Z g ud l Z C B 2222323332222ζλλ++=+所以 232u g =ζ（Z B +g ud l 22222λ-Z c -g u d l 22333λ）将已知数据代入 20.281.92⨯=ζ（25-20）= 例6 离心泵工作点的确定用离心泵敞口水池中的水送往一敞口高位槽，高位槽液面高出水池液面5m ，管径为50mm 。
当泵出口管路中阀门全开（17.0=ζ）时，泵入口管中真空表读数为，泵出口管中压力表读数为。
已知该泵的特性曲线方程251043.11.23V e q H ⨯-=式中：H e 的单位为m ；q v 的单位为m 3/s 。
试求： ⑴阀门全开时泵的有效功率；⑵当阀们关小()80=ζ时，其他条件不变，流动状态均处在阻力平方区，则泵的流量为多少解：⑴忽略出口管压力表接口与入口管真空表接口垂直高度差，自真空表接口管截面至压力表接口管截面列机械能衡算式，并且忽略此间入口管与出口管管段的流体阻力损失。
g P P H e ρ12-==()81.91000106.529.1553⨯⨯+=（m ）将H e =代入泵的特性曲线方程式，求取q vq v =51043.13.211.23⨯- =21035.0-⨯ (m 3/s) 管内流速 u=24d q vπ=22050.0785.01035.0⨯⨯= (m/s) 有效功率 N e =H e q v ρg=××10-2× =（w ）⑵ 阀门全开时，列出管路特性曲线方程式H e =gu d l l z e 22⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++∆∑ζλ 将已知数据代入=81.9278.117.0050.052⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++∑e l l λ解此式得 ()∑+el l λ=当阀门关小（80=ζ）时，再列出管路的特性曲线方程式，并将已知数值代入H e =81.92050.0785.080050.003.5522⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛++v q整理，得 261039.25V e q H ⨯+= ① 泵特性曲线方程 251043.11.23V e q H ⨯-= ②联立①②两式，解得 q v =×10-2 (m 3/s)可见，管路中阀门关小，使得流量减小了。
例7某冬季取暖管线由某一型号的离心泵，加热器，散热器组成（如图），管路内循环水量为95m 3/h 。
已知散热器的局部阻力系数为20 ，从散热器出口至泵入口之间管线长l BC =10m （包括当量长度），管内径为100mm ，摩擦系数为。
离心泵位于散热器入口A 处以下1m ，散热器出口水温40℃。
在散热器入口A 处连接一高位水箱作为调节水箱。
为了保证离心泵不发生汽蚀现象，求水箱的安装高度H 应为多少该离心泵在输送流量下的允许汽蚀余量(NPSH)r =，40℃水的饱和蒸汽压为×103Pa 。
例7 附图解：因高位水箱起控制A 点压强和补充水的作用，故由高位水箱至A 处管内流速很小，故A 处的压强可以表示为P A =P a +H ρg （1） 自液面A 至泵入口B 的垂直高度即为泵的安装高度 []5.0)(----=∑-r B fA vA g NPSH H gP g P H ρρ （2） 计算管内流速 u=21.0785.0360095⨯⨯= （m/s ） =∑-BfA Hg u d l 22⎪⎭⎫ ⎝⎛+ζλ=81.924.3201.01003.02⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯= （3） 将所有已知的数据代入（2）式中，得5.0555.1381.910001038.71.03---⨯⨯-=-A P 解得 a A P P 510932.1⨯=再由（1）式解得 H= （m ）例8离心泵将真空锅中20℃的水通过直径为100mm 的管路，送往敞口高位槽，两液面位差10m ，真空锅上真空表读数为P 1=600mmHg ，泵进口管上真空表读数P 2=294mmHg 。
在出口管路上装有一孔板流量计，孔板直径d 0=70mm ，孔流系数为C 0=,U 形压差计读数R=170mm （指示液为水银，1ρ=13600Kg/m 3）。
已知管路全部阻力损失为44J/Kg ，泵入口管段能量损失与动能之和为5J/Kg 。
当地大气压为×105N/m 2。