2-流体输送设备习题

流体输送设备一章习题及答案

一、选择题

1、离心泵铭牌上标明的是泵在 __________ 时的主要性能参数。C

A 流量最大； C. 效率最高；B. 压头最大； D. 轴功率最小。

2、关于离心泵的并联、串联，下述说法中错误的是__________。D

A 两台相同的泵并联后，并联管路流量增大，相应的流体阻力要增加；

B.两台相应的泵串联后，每台泵均在较大流量、较低压头下工作；

C.当吸液液位变化较大时，可根据所需压头的大小，采用两台或多台泵串联起来使用；

D.离心泵并联的台数越多，流量增加得越多。

3、离心泵吸入管路底阀的作用是__________。Ｂ

A．阻拦液体中的固体颗粒；C．避免出现气蚀现象；

B．防止启动充入的液体从泵内漏出；D．维持最低的允许吸上高度

4、下面的选项 __________ 不是离心泵产生气蚀的原因。A

A．启动前没有充液； C. 被输送液体温度较高；

B．安装高度过大； D. 安装地区的大气压较低。

5、完成下面各类泵的比较：

(1) 离心泵______；(2) 往复泵______；(3) 旋转泵______。(1) E ；(2) B ；(3) D

A．流量可变，压头不很高，适用于粘性大的流体；

B．流量不均匀，压头根据系统需要而定，用旁路阀调节流量；

C．流量恒定，压头随流量变化，往复运动振动很大；

D．流量较小，压头可达很高，适于输送油类及粘稠性液体；

E．流量均匀，压头随流量而变，操作方便。

6、已知流体经过泵后，压力增大ΔP（N.m－2），则单位重量流体压能增加为______。C

A. ΔP；

B. ΔP/ρ；

C. ΔP/(ρｇ)；

D. ΔP/(2ｇ)

7、离心泵的下列部件是用来将动能转变为静压能______。C

A.泵壳和叶轮；C.泵壳；

B.叶轮；D.叶轮和导轮

8、以下物理量不属于离心泵的性能参数______。D

A.扬程;

B. 效率;

C. 轴功率;

D.理论功率（有效功率）

9、离心泵效率最高的点称为_____。C

A.工作点;

B. 操作点;

C. 设计点;

D. 计算点

10、两种说法（1）往复泵启动不需要灌水；（2）往复泵的流量随扬程度增大而减小，则：_____。C

A. 两种说法都对;

B. 两种说法都不对;

C. 说法（1）对，说法（2）不对;

D.说法（2）对，说法（1）不对

11、有人认为泵的扬程就是泵的升扬高度，有人认为泵的轴功率也就是原动机的功率_____。A

A. 这两种说法都不对；

B. 这两种说法都对；

C. 前一种说法对；

D. 后一种说法对。

12、离心泵启动前_____，是为了防止气缚现象发生。D

A 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。A

A. 吸入管路；

B. 排出管路；

C. 调节管路；

D. 分支管路。

14、为提高离心泵的经济指标，宜采用_____ 叶片。B

A 前弯；

B 后弯；

C 垂直；

D 水平。

15、离心泵最常用的调节方法是（）。B

A. 改变吸入管路中阀门开度；

B. 改变排出管路中阀门开度；

C. 安置回流支路，改变循环量的大小；

D. 车削离心泵的叶轮。

16、往复泵的_____ 调节是采用回路调节装置。C

A. 容积；

B. 体积；

C. 流量；

D. 流速。

二、填空题

1、用离心泵在两个敞口容器间输液。若维持两容器的液面高度不变，当关小输送管道的阀门后，管道的总阻力将____。不变

2、每千克水经过泵后其机械能增加了490J，则该泵的扬程为_______。50mH2O

3、离心泵的压头又称。扬程

4、离心泵的轴功率一般随流量增大而增大，当流量为零时，轴功率______。不为零

5、调节离心泵流量的方法有：_____，______，______。改变阀门的开度；改变泵的转速；车削叶轮外径

6、离心泵的工作点是指。管路特性曲线和泵的特性曲线的交点。

7、启动离心泵前灌泵是为了防止发生。气缚

8、启动离心泵前关闭出口阀门是为了减小，以保护电机。启动电流

9、离心泵的调节阀。只能安装在出口管路上

10、当离心泵内充满空气时，将发生气缚现象，这是因为。气体的密度太小

11、若离心泵的安装高度大于允许安装高度，在操作中会发生气蚀现象。实际

12、启动往复泵时灌泵。不需要

13、齿轮泵的流量 _____ 而扬程 ______。较小；较高

14、石油化工厂常用的压缩机主要有_____和_______两大类。往复式；离心式

15、往复泵常用 _____ 的方法来调节流量。回路调节

16、往复泵适用于。流量较小，扬程较高的场合

三、计算题

1、如图2-1用离心泵将20℃的水由敞口水池送到一压力为2.5atm的塔内，管径为φ108×4mm管路全长100m(包括局部阻力的当量长度，管的进、出口当量长度也包括在内)。已知：水的流量为56.5m3·h-1，水的粘度为1厘泊，密度为1000kg·m-3，管路摩擦系数可取为0.024，计算并回答：

(1)水在管内流动时的流动形态；(2) 管路所需要的压头和功率；

图2-1

解：已知：d = 108-2×4 = 100mm = 0.1m

A=(π/4)d2 = 3.14×(1/4)×0.12 = 0.785×10-2 m

l+Σl e =100m q v = 56.5m3/h

∴u = q/A = 56.5/(3600×0.785×10-2) = 2m/s

μ= 1cp = 10-3 Pa·S ρ=1000 kg.m-3, λ= 0.024

⑴∵Re = duρ/μ=0.1×2×1000/10-3 = 2×105 > 4000

∴水在管内流动呈湍流

⑵以1-1面为水平基准面,在1-1与2-2面间列柏努利方程：

Z1 +(u12/2g)+(p1/ρg)+H

=Z2+(u22/2g)+(p2/ρg)+ΣHf

∵Z1=0, u1=0, p = 0 (表压), Z2=18m, u2=0

p2/ρg=2.5×9.81×104/(1000×9.81)=25m

ΣHf =λ[(l+Σle )/d](u2/2g)

=0.024×(100/0.1)×[22/(2×9.81)] = 4.9m

∴H = 18+25+4.9 = 47.9m

Ne = Hq vρg = 47.9×1000×9.81×56.5/3600 = 7.4kw

2、采用IS80-65-125水泵从一敞口水槽输送60℃热水。最后槽内液面将降到泵人口以下2.4m。已知该泵在额定流量60m3/h下的(NPSH)r为3.98m，60℃水的饱和蒸汽压Pv为19.92kp a、ρ为983.2kg/m3，泵吸入管路的阻力损失为3.0m，问该泵能否正常工作。

解：

∴该泵不能正常工作。

3、用一离心泵输送酒精，当转速n=2900r/min 时泵的特性曲线方程为 06.040q

H -=，

已知出口阀全开时管路特性曲线方程为04.020q h +=。两式中q 的单位为m 3/h ， H 、h e 的单位是m 。问：(1)此时的输送量为多少？(2)若生产需要的酒精量为上述的80%，拟采

用变速调节，转速如何变化？

解： (1)根据H = h E ，即40-0.06q v 2 =20+0.04q v 2

得输送量q v = 14m 3/h 。

(2)改变转速时，管路特性曲线不变，而泵的特性曲线将改变。根据管路特性曲线可知，当q v 减少时，管路所需要的压头降低，即工作点向左方移动。而要实现此变化，泵的特性曲线也只能向左下方移动（如图2-2中的虚线），

即转速降低，此时泵所提供的压头也降低。

4、拟用一台IS65-50-160A 型离心泵将20oC 的某溶液由溶液罐送往高位槽中供生产使用，溶液罐上方连通大气。已知吸入管内径为50 mm ，送液量为20 m 3/h ，估计此时吸入管的阻力损失为3m 液柱，求大气压分别为101.3 kPa 的平原和51.4kPa 的高原地带泵的允许安装高度，查得上述流量下泵的允许汽蚀余量为3.3 m ，20oC 时溶液的饱和蒸汽压为5.87 kPa ，密

度为800 kg/m 3

。 解：

[]()m

Z 86.53.3381.98001087.53.1013

1=--??-=

[]()m

Z 5.03.3381

.98001087.54.513

2-=--??-=

其中[Z 2]为为负值，表明在高原安装该泵时要使其入口位于液面以下，才能保证正常操作。同时考虑实际操作的波动一般还应给予适当的裕量，比如安装高度再降低0.5m ，变成-1m 。

5、拟用一离心泵将江中的水送到16m 高的敞口高位槽中供生产使用，已知输送量为25m 3/h ，估计管路的压头损失为6mH 2O 。现仓库中有以下三个型号的水泵，主要性能数据列于表2-1中（转速为2900rpm 时）。问该系列的泵是否合适？请选出最合用的一个。若考虑到江面和高位槽内液位有可能发生变化，分别给流量和压头增加10%的裕度，又以哪个泵最合用？

表2-1

[]m m H NPSH g

p g p H f r v

g 4246.10.398.381

.92.9831092.1981.92.98310013.135100.?=--??-??=---∑-ρρ＝

，允许

v m

H

g

u

g p z H 22600162=+++=+?+?+

?=∑ρ

题中输送的是清水，一般采用离心泵，又所需的流量、压头不大，可选用结构简单的

水泵。

为确定表中的离心泵是否适用，将各泵的H ~ q v 线画于图2-3中，同时将工作点也列于其中（图中点O ）。从图中看出，工作点都落在三种规格的离心泵的下方且在高效区附近，表明该三种规格的离心泵都能满足生产要求。再仔细观察，发现工作点最靠近IS65-50-160A 型的H ~ q v 线，说明采用该型号的离心泵最经济（可比较工作时的各个数据：IS65-50-160型泵：q v =25m 3/h ，H = 27.4m ，P = 2.84kW ，η = 63.8%；IS65-50-160A 型泵：q v = 25m 3/h ，H = 23.6m ，P = 2.30kW ，η = 64.0%；IS80-65-160A 型泵：q v =25m 3/h ，H =26.2m ，P = 2.83kW ，η = 63.7%）。

（2）考虑流量和压头各增加10%的裕度，即流量q v =1.1?25=27.5m 3/h ，压头H = 1.1?22 = 24.2m 。将该工作点也画于图2-13中（图中点□），可以看出工作点落在IS65-50-160A 型离心泵的上方，表明该型号的离心泵不能满足使用要求。IS65-50-160和IS80-65-160A 型泵都能用，且都较为经济

（IS65-50-160型泵：q v = 27.5m 3/h ，H = 25.7m ，P = 2.95kW ，η = 63.6%；IS80-65-160A 型泵：q v =27.5m 3/h ，H = 25.8m ，P = 2.96kW ，η = 65.5%）。

6、用泵将5℃的水从水池吸上，经换热器预热后打入某容器。已知泵的流量为1000kg/h, 加热器的传热速率为11.6W ，管路的散热率为2.09kw,泵的有效功率为1.2kw 。设 池面与容器的高度不变，求水进入容器时的温度。

分析：本系统对水提供能量的来源有二：泵和加热器。泵所提供的能量除使水的机械能增加外，其余部分则因克服流动阻力而转化为热能。这部分热能和加热器加入的热能，一部分散

图2-13 例2-3附图图2-3

1- IS65-50-160，2- IS65-50-160A

3- IS80-65-160A

图 2-4

失到环境中，一部分被水吸收转化为内能使水温升高。如果设法求出水的内能增加值，该问题就迎刃而解。

解：

(1)水的内能增加值

如图2-4，以0-0'面为基准面，列1-1’.2-2’截面间的柏努利方程式，以表压计。

=

+++++12

11

12

U Q h u p g Z ρ22

22

22

U u

p gZ +++ρ

式中 21,U U ——截面１，２水的内能，J/Kg ；

Q ——加热器加入的热量，J/Kg 。

已知 o u u ≈=21 021==p p m Z 41-= m Z 102=

将其代入上式， 整理得

Q h Z Z g U U ++-=-)(2112

传热速率：kW Q 51.909.26.11=-=

可写成kg J Q /1042.31000

3600

1051.943?=??=

泵对水加入的能量：k g J h /104.321000

3600

101.243?=??=

水的内能增加值：

kg kJ kg J U /4.38/1084.31042.31032.4)104(81.9443=?=?+?+--?=?

（２）水温 取水的比热容为)/(19.4C kg kJ ??，则水进入容器时的温度为

C t ?=??+=2.1410

19.41084.353

4

7、拟用泵将碱液由敞口碱液槽大入位差为10m 高的塔中，塔顶压强（表压）为0.06 Mpa.全部输送管均为 φ57mm ?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

，粘度为 μ = 2mPa ·s 。管路粗糙度为 0.3mm 。试求： （1）流动处于阻力平方区时的管路特性曲线；

（2）流量为30 m 3

/h 时的 H e 和P e 。 解：

（1）在阻力平方区，λ = f （ε/d ） ε/d = 0.006，查图得：λ = 0.033 管路特性方程：

（2）q v = 30 m 3

/h 时,

25

2

2

262

52104.4150.053.149.81500.03389.811200100.06108)(q q

q d g l g P H H ??+=????+??+=++=πλρ表W

g q H P N

J q H 32

525104.59.8112003600

30

45.6/45.6)3600

30(104.415104.415?=???===??+=?+=ρ