《化工原理(第四版)习题解 第二章 流体输送机械》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工原理(第四版)习题解 第二章 流体输送机械(10页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、23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 540m3/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 , 流 量./97kg/Vqh4压 力 表 真 空 表 ( 表 压 )30MpkPaVpPa压 力 表 与 真 空 表 测 压
2、点 垂 直 距 离 0.35hm管 径 .120351dm流 速 /./(.)122461503Vqusd./12691ms扬 程 20MVpuhg()(.(.).332250915697818.m 【 2-2】 原 来 用 于 输 送 水 的 离 心 泵 现 改 为 输 送 密 度 为 1400kg/m3 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
3、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 增 大 , 则 轴 功 率 将 增 大 。VqgHP【 2-3】 某 台 离 心 泵 在 转 速 为 1450r/min 时 , 水 的 流 量 为 18m3/h, 扬 程 为 20m(H2O)。试 求 : (1)泵 的 有 效 功 率 , 水 的 密 度 为 1000kg/m3; (2)若 将 泵 的 转
4、 速 调 节 到 1250r/min 时 ,泵 的 流 量 与 扬 程 将 变 为 多 少 ?解 (1)已 知 /, /VqmhH3 382 24有 效 功 率 .eVPqgHW180912836(2) 转 速 时 流 量 , 扬 程 柱/min145nr3Vqmh120m HO转 速 /i20流 量 ./3218154Vnqh扬 程 柱.2221 209m HOHn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。已知输送管路为 45mm2.5mm,在泵出口阀门全开的情况下,整个输送系统
5、的总长为 20m(包括所有局部阻力的当量长度) ,设流动进入阻力平方区,摩擦系数为0.02。在输送范围内该离心泵的特性方程为 ( 的单位为 m3/s,H 的单位为 m) 。528610VHq水的密度可取为 1000kg/m3。试求:( 1)离心泵的工作点;(2)若在阀门开度及管路其他条件不变的情况下,而改为输送密度为 1200 kg/m3 的碱液,则离心泵的工作点有何变化?解 (1)管路特性方程 20VHkq其中 3098.140=4pHzg525258. 3.210.80elkd故管路特性方程 5143.Vq离心泵特性方程 522860H两式联立 552143.1VVqq得工作点下的流量与压
6、头,3.8910/Vqms18.92Hm(2)当改送密度为 1200 kg/m3 的碱液时,泵特性方程不变,此时管路特性方程30 .412.12098pHzg流动进入阻力平方区,且阀门开度不变,则 k 不变。因此管路特性方程变为5212.3Vq25将该方程与泵特性方程联立 525228610.310VVqq得新工作点下流量及压头, 34.120/Vqms17.8Hm【 2-5】 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 2-5 附 图 所 示 。已 知 高 位 槽 液 面 比 贮
7、 水 池 液 面 高 出 10m, 管 内 径 为75mm, 管 路 总 长 ( 包 括 局 部 阻 力 的 当 量 长 度 在 内 ) 为400m。 流 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 。32离 心 泵 在 转 速 时的 特 性 曲 线 数 据 见/minnr90VHq下 表 。 /31Vqms0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008H26 25.5 24.5 23 21 18.5 15.5 12 8.5试 求 : (1)管 路 特
8、性 方 程 ; (2)工 作 点 的 流 量 与 扬 程 ; (3)若 采 用 改 变 转 速 的 方 法 , 使 第(2)问 求 得 的 工 作 点 流 量 调 节 到 , 应 将 转 速 调 节 到 多 少 ? ( 参 看 例 2-3) 。.310ms解 已 知 .,.,07542edml(1) 管 路 特 性 方 程 20VHkq0 21pZmOg2548elkd. .(.)(.)5254032301917520VHq(2) 工 作 点 的 流 量 与 扬 程管 路 特 性 曲 线 的 与 H 计 算 值 如 下Vq0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.00
9、6 0.007 0.008/31Vqms10 10.5 12 14.5 18 22.6 28 34.6 42.1H习 题 2-5a 附 图26工 作 点 流 量 , 扬 程./3045VAqms.AHmO2198 (3) 将 工 作 点 流 量 从 调 节 到 , 泵 的 转 速 应 由./3045Vqs./305VCqms调 节 到 多 少 ?/min290r将 代 入 管 路 特 性 方 程 , 求 得./35VCqs.(.).CHmHO5221020316 等 效 率 方 程 2VKq系 数 .()622613005CV得 等 效 率 方 程 .VHq等 效 率 方 程 的 计 算 值
10、如 下0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.004531Vqms0 1.31 5.24 11.8 21 26.5/H从 的 泵 特 性 曲 线 与 等 效 率 曲 线 的 交 点 D, 得 到29/innr./,VDqmsHO320 习 题 2-5b 附 图流 量 为 时 的 转 速 为./305VCqms./minVCDqnr0329258427.%DCn2905381125转 速 变 化 小 于 20%, 效 率 基 本 不 变 。离心泵的并联及串联【 2-6】 若 习 题 2-5 第 2 问 改 为 两 台 泵 并 联 操 作 , 管路 特 性 曲 线 不 变 , 试
11、求 泵 工 作 点 的 流 量 与 扬 程 。解 习 题 2-6 附 图 中 点 A 为 工 作 点流 量 , 扬 程 水 柱./Vqms305.Hm237【 2-7】 若 习 题 2-4 第 2 问 改 为 两 台 泵 串 联 操 作 , 管 路 特 性 曲 线 不 变 , 试 求 工 作 点 的 流 量与 扬 程 。解 习 题 2-7 附 图 中 点 A 为 工 作 点 ,流 量 , 扬 程 水 柱./Vqms3061.Hm302离心泵的安装高度【 2-8】 用 型 号 为 的 离 心 泵 , 将 敞 口 水 槽 中 的 水 送 出 , 吸 入 管 路 的 压 头 损 失IS65012为
12、, 当 地 环 境 大 气 的 绝 对 压 力 为 98kPa。4m试 求 : (1)水 温 20 时 泵 的 安 装 高 度 , (2)水 温 80 时 泵 的 安 装 高 度 。解 已 知 环 境 大 气 压 力 ( 绝 压 )0p吸 入 管 , 查 得 泵 的 汽 蚀 余 量()24fHOh=2m(1) 20 的 水 , 饱 和 蒸 气 压 , 密 度.238VpkPa./398kg最 大 允 许 安 装 高 度 为 (.) .30允 许 910= 462VfgpHhHm习 题 2-7 附 图习 题 2-6 附 图28输 送 20 水 时 , 泵 的 安 装 高 度 1.62gHm(2)
13、 80 的 水 , 饱 和 蒸 气 压 , 密 度.4738VpkPa./39718kgm最 大 允 许 安 装 高 度 为 (.).30允 许 910=246VfgpHhH输 送 80 水 时 , 泵 的 安 装 高 度 .6gm【 2-9】 用离心泵将密闭容器中的有机液体送出,容器内液面上方的绝压为 85kPa。在操作温度下液体的密度为 850kg/m3,饱和蒸汽压为 72.12kPa。吸入管路的压头损失为 1.5m,所选泵的允许汽蚀余量为 3.0m。现拟将泵安装在液面以下 2.5m 处,问该泵能否正常操作?解 泵 的 最 大 允 许 安 装 高 度 (.).30允 许 857210= 1
14、52969VfgpHhHm而实际安装高度 Hg 实 ,说明此泵安装不当,泵不能正常操作,会发生汽蚀现象。2.mg为保证泵的正常操作,泵应至少安装在液面下方 3.5m 或更低。【 2-10】 用 离 心 泵 输 送 80 热 水 , 今 提 出 如 下 两 种 方 案 ( 见 习 题 2-10 附 图 ) 。 若 两方 案 的 管 路 长 度 ( 包 括 局 部 阻 力 的 当 量 长 度 ) 相 同 , 离 心 泵 的 汽 蚀 余 量 。 试 问 这 两hm种 流 程 方 案 是 否 能 完 成 输 送 任 务 ? 为 什 么 ? 环 境 大 气 压 力 为 。.103kPa解 水 在 80
15、时 饱 和 蒸 气 压 , 密 度 , 汽 蚀 余 量 ,.4738VpkPa./39718kgm2hm大 气 压 力 .13pkPa最 大 允 许 安 装 高 度 为 (.).30允 许 10347810= 2369Vf f fgHhHH第 (2)方 案 的 安 装 高 度 , 大 于 , 不 能 完 成 输 送 任 务 。gmg习 题 2-10 附 图29第 (1)方 案 的 安 装 高 度 1gHm若 则 水 柱 时 可 以 用 。.f36.46f离心泵的选用【 2-11】 用 离 心 泵 从 江 中 取 水 送 入 贮 水 池 内 , 池 中 水 面 高 出 江 面 20m, 管 路 长 度 ( 包括 局 部