化工物料输送与控制试题库.doc

流体输送与非均相分离技术试题库项目一：聚氯乙烯生产中，单体反应器出来的氯化气进入水洗塔，如图。主要成份约为70%的氯乙烯（C2H3Cl）单体，8%的氯化氢（HCl）气体，其余可认为二氯乙烷（C2H4Cl2），以上为体积百分率；流量为1500；温度为65；塔内操作压力通过液封装置控制（如图）不超过6670pa（表压）。项目一附图1计算混合气体的平均密度？2选用进气管材质与规格？3若塔内压力用U形管压差计测量，试选用指示液，并确定U形管的最小高度？4估算塔釜液封的液位高度h？解： 1计算混合气体的平均密度混合气体平均摩尔质量 混合密度 2. 选用进气管材质与规格因为输送的氯化气中主要含有氯乙烯，同时含有氯化氢，根据氯乙烯安全技术规程（GB 14544-93） 规定：“氯乙烯合成、精馏系统与氯乙烯接触的设备、管道、阀门、仪表宜选用钢材、铸铁或铸钢材料，进釜前的氯乙烯管道应采用不锈钢材质，严禁用铜、银(包括银焊)、汞材质。”氯化氢气体的输送管道，建议采用玻璃钢材质或钢衬PE，这里含量少也可以采用碳钢。故综合考虑进气管材质应选择钢材、铸铁或铸钢材料。规格计算如下：，根据易燃易爆的低压气体速度不得超过8m/s，选为5 m/s。再由得，故可选热轧无缝钢管4269。3若塔内压力用U形管压差计测量，根据指示液选用的原则，可以选用水银。，；再考虑到弯管部分，U形管的最小高度至少为70mm。 4. 计算塔釜液封的液封高度h：项目二：苯乙烯生产中，乙苯脱氢液进入油水分离器，分离后的粗苯乙烯加入2%的阻聚剂后用泵送入精馏塔，如图。脱氢液流量为4000kg/h，组成可视为40%的粗苯乙烯和60%的水，粗苯乙烯的密度约为880。项目二附图1计算脱氢液的平均密度？2选用油水分离器脱氢液的进料管材质及规格？3若保持油水分离器中清粗苯乙烯层（轻相）高度为0.7m，出水口距相界面0.6m。试计算出水管倒U形的高度h？4粗苯乙烯从贮槽用泵输送常压操作的精馏塔，输送管路为的无缝钢管，管长约为20m，粗苯乙烯流量约为1.82，管路中有90标准弯头1个（），转子流量计1个（），球阀全开2个（），截止阀半开1个（），试选用一台合适的离心泵，并计算所需电机功率？5精馏塔进料转子流量计上的读数应为多少？（转子密度为7800）6在送料过程中，离心泵振动大，声音不正常，流量降低，试分析其原因？7试为精馏塔选用回流泵的类型？说明理由？解： 1计算脱氢液的平均密度（水温按20），2选用油水分离器脱氢液的进料管材质及规格取管内流速为2m/s，Vsms/=选用钢管；查钢管规格，选用公称直径为322.5的热轧无缝钢管，则内径为d=27mm,水在管内的实际流速为：，在适宜流速范围内，所以该管子合适。3. 根据等压原理，计算出水管倒U形的高度h4.由粗苯乙烯流量为， 得管中流速为查表得粗苯乙烯粘度为在贮槽液面与输送管内侧面间列柏努力方程，简化有：，取管壁粗糙度为0.3mm，则，查表得： 由 查离心泵性能，选泵IS50-32-150 其性能为； 流量： 配带电机：2.2kw计算电机功率：符合。56. 可能离心泵发生了气蚀现象现象：泵振动大，噪音大，流量与扬程下降，泵壳和叶轮金属离子被剥落。原因：叶轮旋转中心负压太大。一是泵的安装高度可能过高；二是可能吸入管路阻力太大；三是可能被输送流体的温度过高。7选用旋涡泵。旋涡泵适用于小流量，高扬程的场合，这里精馏塔塔顶回流就是需高扬程而流量不大的情况。项目三：如图，某化工厂反应工段。1贮罐中，盛有密度为960kg/m3、粘度为的无腐蚀性的原料，液面高于罐底9.6m，液面上方为常压。在罐壁下部有一直径为0.76m的人孔，其中心距罐底0.8m，孔盖用14mm的钢制螺钉固定。若螺钉材料的工作应力取400kgf/cm2。问至少用多少根螺钉？解：孔盖上受到的由内向外的压力：每颗螺钉能承受的力：所以得： 答：至少要8个螺钉。2将贮槽中的原料以11200kg/h流量向反应器供料，试选用合适的管子？解： 根据被输送物料性质选用热扎无缝钢管； 初估管径： 选用公称直径为Dg50的管子。 核算流速：，在一般流速范围内。3若用真空抽料的方法将原料抽到反应中，假设总管长度为10m，忽略所有管路的局部阻力损失，试计算反应器中所需的最小真空度？解：取贮罐液面为1-1截面，反应器进料管口为2-2截面，并以1-1截面为基准水平面根据柏努利方程式： 估算流体阻力：取管壁粗糙度为0.3mm，则，查表得：答：反应器内最小真空度为36.8kpa4图中水力喷射泵进水管直径为20mm，水的流量为0.4，进水压力为（绝压），喷咀内径为2mm，此真空喷射泵所产生的真空度能否满足工艺要求？（忽略位差和喷咀的阻力损失）。解：在喷射泵进水管口与喷咀处列柏努利方程得：代入柏氏式得：答：真空喷射泵所产生的真空度能满足工艺。5真空抽料过程中，突然抽不上料，试分析其可能产生的原因？答： 贮槽上放空阀可能没开，随着贮槽中物料被抽出，液面上产生了负压； 贮槽中物料液位过低，低于吸入管口； 输送管路堵； 喷射真空泵中水的流速过低。项目四：每小时将2104kg的反应产物用泵从反应器输送至高位槽。反应器上方保持200mmHg的真空度，高位槽液面为大气压。管道为764的钢管，总长为50m。管线上有两个全开的闸阀，=0.17；一个孔板流量计，=4；5个标准弯头，=0.75。反应器液面与管道出口的垂直距离为15m。（已知：溶液的密度为1073kg/m3,粘度为0.63cp） 项目四附图1若泵的效率为0.7，管路中=0.03，估算泵的轴功率以选配电机。解：取反应器液面为1-1截面，高位槽液面为2-2截面，并以1-1截面为基准水平面。 代入求得：则：轴功率为：答：略2若孔板流量计的孔口截面与管截面的比值为0.5，则孔板前后的压力差应为多少pa？解：查Re-C0的关系曲线，当时，根据由得所以3若在送料过程中，离心泵出口压力表读数较高，但送不上料，试分析原因？答：出口管路上阀门可能没有全部打开；出口管路堵。4若在送料过程中，离心泵进口真空表读数较高，但送不上料，试分析原因？答：进口管路上阀门可能没有全部打开；吸入管路堵；被输送流体贮槽液面有负压；吸入管路阻力过大。项目五：聚氯乙烯生产中，聚合釜的产物到回收槽回收氯乙烯单体，然后进行固-液分离，再用气流干燥器干燥，干燥后的产品包装。流程方块图如下：项目七附图1将物料从聚合釜输送到单体回收槽选用输送方法，说明理由？答：选用真空抽料的方法。 小批量输送； 聚合釜有一定压力，单体回收槽再抽真空，物料就可以输送； 聚合物最好不被污染。2选用固-液分离方法与机械，说明理由？答：选用离心分离方法，采用三足式离心机分离；过滤速率快，物料含湿量低，操作方便。3将物料从单体回收槽输送到固-液分离器选用输送方法，说明理由？若选用动力输送则继续选用输送机械类型，说明理由？答：选用动力输送方法。因为此工艺中固-液分离器采用的是三足式离心机，无需较高压力；选用离心式泥浆泵；因为输送的物料为含有固体颗粒的悬浮物，且压力要求不高。4若已计算得到气流干燥器所需风量为，温度为60，干燥管高度为6m，测得干燥管顶部表压为100mmH2O，系统全部阻力损失为50mmH2O，试选用一台合适的风机？解：根据风量和风压来选用风机。现已知风量为；而风压可根据下式计算：查得60时空气的密度为：，忽略动压头差，则得：答：选用型号为4-72-11NO8D的风机，其性能参数为：全风压 1961.4pa 风量 20130转速 1450 功率 14.2kW 效率 89.5% 5若在操作过程中风机性能降低，试分析原因并说明对应的解决措施？答：可能是：转速下降；叶轮粘有杂质；进口叶片失灵；进口消音器过滤网堵；壳体内积尘多；轴封漏；进、出口法兰密封不好。项目六：流体输送实训装置中，我们用泵将20水由一号低位贮槽打到一号高位槽，吸入液面与泵吸入口距离为2m。1 若选用离心泵，可以选择哪种类型？并说明理由。可选择离心式清水泵，因为所输送物料为水，清水泵价格低廉。2 泵前后一般都要安装测量压力的仪表，应各安装什么仪表？泵前安装真空表，泵后安装压力表。3 若管路总阻力为2mH2O柱，请您估算一下选择的泵至少要多大扬程？4m4离心泵的送液能力，为什么可以通过出口阀门的调节加以改变？往复泵和旋涡泵的送液能力是否也可采用同样的调节方法?为什么?对离心泵，调节出口阀门开度可以改变管路的流体阻力，改变管路特性曲线，改变泵的工作点，从而调节泵的流量。而对于往复泵和旋涡泵必须不能采用调节出口阀门开度的方法调节流量，以避免因泵内液体排不出而压力急剧增加，造成事故。 5离心泵先用进口阀调节流量时涡轮流量计的读数为200赫兹，然后用出口阀调节流量时涡轮流量计的读数也为200赫兹。请问用进口阀调节流量与用出口阀调节流量它们的流量相同吗？用进口阀调节流量与用出口阀调节流量它们的扬程相同吗？用进口阀调节流量与用出口阀调节流量时，离心泵进出口的压强如何变化？不同；相同；进口压力降低，出口压力增加6已知泵的吸入管路总阻力为2mH2O柱，允许气蚀余量为5m，大气压为1atm，水在20时的饱和蒸汽压力为 2.3346kPa，密度为998.2kg/m3；水在60时的饱和蒸汽压力为19.923kPa，密度为983.2kg/m3。当水温由20变为60时发现真空表与压力表读数突然改变，流量骤然下降，此时出现了什么故障？原因何在？怎样排除？出现“气蚀”现象。水温上升，饱和蒸气压增大，使得吸入口压强小于饱和蒸气压。降低安装高度小于 1.4m。7若管路总阻力为2mH2O柱，如果我们不采用泵输送，而采用真空方式抽取一号贮槽至一号高位槽，请问一号高位槽需要多大的真空度？64925Pa项目七：常州制药厂的强力霉素车间每小时将2104kg的某溶液用泵从反应器输送至高位储槽。反应器上方抽真空并保持200mmHg的真空度，高位槽液面为大气压。管道为764的管子，总长为50m。管线上有两个全开的闸阀，；一个孔板流量计；5个标准弯头。反应器液面与管道出口的垂直距离为15m。1若泵的效率为0.7，求泵的轴功率。（已知：溶液的密度为1073kg/m3,粘度为0.63cp，管路中=0.03）。取反应器液面为1-1截面，高位槽液面为2-2截面，并以1-1截面为基准水平面。 代入求得：则：轴功率为：2如果该溶液为氢氟酸，请问管路和反应釜应选择什么材质，为什么？可以选择碳钢或者塑料，不能选用搪瓷或不锈钢， 因为HF具有强腐蚀性，与搪瓷及不锈钢会反应，而不与碳钢和塑料反应。3反应器内绝对压强为多少工程大气压，多少MPa？从管路着色角度，真空管路外面应被刷成何颜色？真空管路应刷成乳白色项目十 附图项目八：常州中天钢铁焦化厂，从设备排出的废气在放空前通过一个洗涤塔，以除去其中的有害物质，流程如附图所示。气体流量为3600m3/h，废气的物理性质与50的空气相近，在鼓风机吸入管路上装有U形压差计，指示液为水，其读数为60mm。输气管与放空管的内径均为250mm，管长与管件、阀门的当量长度之和为55m（不包括进、出塔及管出口阻力），放空口与鼓风机进口管水平面的垂直距离为15m，已估计气体通过洗涤塔填料层的压力降为2.45kPa。管壁的绝对粗糙度取为0.15mm，大气压力为101.3 kPa。1 何谓当量长度？将局部阻力折算成与之相当的同一管径的摩擦阻力所对应的管段长度。2 求鼓风机的轴功率要多少？解: 以吸入管测压处为1-1面,洗涤塔管出口内侧为2-2面,列柏努力方程: 简化: 其中: 50空气物性: 又 查得 3求鼓风机的有效功率项目九：在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水从贮水池经换热器送到一敞口高位槽中。已知高位槽中液面比贮水池中液面高出10m，管路总长为400m（包括所有局部阻力的当量长度）。管内径为75mm，换热器的压头损失为，摩擦系数可取为0.03。此离心泵在转速为2900rpm时的性能如下表所示：Q/(m3/s)00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.008H/m2625.524.5232118.515.5128.51管路特性方程； 管路特性曲线方程： 2泵工作点的流量与压头。在坐标纸中绘出泵的特性曲线及管路特性曲线的工作点： 3若现把冷却剂改为密度为1200 kg/m3的某盐水溶液，其它物性与水相近。若管路状况不变，试说明（1）输送量有无变化？（2）压头有无变化？（3）泵的轴功率有无变化？（4）泵出口处压力有无变化？解：变化时，泵特性曲线不变。 管路特性曲线 不变（1） 输送量不变； （2）压头不变；（3） 轴功率： 增加 （4）在贮水池液面1-1和泵出口2-2间列柏努力方程： 简化：工作点Q，不变，不变即随的增加而增加。项目十：常州新东化工用内径为100mm的管子将河水送至一高位蓄水池中以供氯碱车间作为冷却剂使用，要求输送量为70m3/h。水由池底部进入，池中水面高出河面26m。管路的总长度为60m，其中吸入管路为24m（均包括所有局部阻力的当量长度），设摩擦系数为0.028。 1选择管子材质可以选择普通水煤气管或钢管2今库房有以下三台离心泵，性能如下表，试从中选用一台合适的泵，设水温为20，大气压力为101.3kPa。序号型号Q，m3/hH，mn，rpm，（NPSH）允1IS100-80-125601002420290067784.04.52IS100-80-160601003632290070783.54.03IS100-80-200601005450290065763.03.6解：在河水与蓄水池面间列柏努力方程，并简化： 其中： 由 选泵IS100-80-160 气蚀余量以计3请计算该泵的安装高度。水， 减去安全余量，实为。即泵可安装在河水面上不超过的地方。项目十一：扬子石化有限公司某常压贮罐内装有较大量的某液化石油产品，在贮存条件下其密度为760 kg/m3。现将该油品送入反应釜中，输送管路为572mm，由液面到设备入口的升扬高度为5m，流量为15m3/h。釜内压力为148kPa（表压），管路的压头损失为5m（不包括出口阻力）。1请问该贮罐通常为什么样式？为什么？圆球形罐，因为其容量较大，压力也较高，球罐比较适合。2请问为完成该项工业任务，应选择什么类型的泵？为什么？易选用油泵，因油品往往具有强挥发性，又易燃易爆，有的还有腐蚀性，油泵比较适宜。3请计算所需要的泵的压头。解： 在水槽液面与输送管内侧面间列柏努力方程，简化有： 4 根据以上计算结果，试选择一台合适的泵的形号。解：由Q= 查油泵性能，选泵60Y-60B 其性能为； 流量： 项目十二：用离心泵将20水从水池送至敞口高位槽中，流程如附图所示，两槽液面差为12m。输送管为573.5mm的钢管，总长为220m（包括所有局部阻力的当量长度）。用孔板流量计测量水流量，孔径为20mm，流量系数为0.61，U形压差计的读数为400mmHg。摩擦系数可取为0.02。试求：121水流量，m3/h；2每kg水经过泵所获得的机械能。 3常见泵的类型。确定本项目的泵类型及规格；确定理由。4本项目用泵的开停车操作规程。解：1、 2、以水池液面为面，高位槽液面为面，在面间列柏努利方程： 简化: 而 其中： 3、常见泵的类型有离心泵、螺杆泵、旋涡泵、计量泵、往复泵等。本项目选用离心泵，型号为IS50-32-125。4、离心泵开车：此泵开车前需要先灌泵排气，然后关闭出口阀门，打开进口阀，开泵，缓慢打开出口阀，调节流量到指定流量；离心泵停车：关闭出口阀，停泵。项目十三、附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为2.0MPa（表压），精馏塔内操作压力为1.3MPa（表压）。塔内丙烯管出口处高出贮槽内液面30m，管内径为140mm，丙烯密度为600kg/m3。现要求输送量为40103kg/h，管路的全部能量损失为150J/kg（不包括出口能量损失），试核算该过程是否需要泵。 解: 在贮槽液面1-1与回流管出口外侧2-2间列柏努力方程: 简化: 不需要泵,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中H=20mH1=2m项目十四：如图所示输水系统，已知管路总长度（包括所有当量长度，下同）为100m，压力表之后管路长度为80m，管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m，水的密度为1000kg/m3，泵的效率为0.8，输水量为15m3/h。1估算整个管路系统的阻力损失，J/kg；2计算泵所需的最小轴功率，kw；3泵出口压力表的读数，Pa。4安装压力表时对取压点有什么要求？5离心泵的流量如何调节？解：1、整个管路的阻力损失，J/kg；由题意知，则 2、泵轴功率，kw；在贮槽液面0-0与高位槽液面2-2间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有： 其中， , u0= u1=0， p1= p0=0（表压）, H0=0， H=20m代入方程得： 又 故 ， =80%， 3、在压力表处管截面1-1与高位槽液面2-2间列柏努利方程，以压力表处管截面为基准水平面，有： 其中：，解得：4、直管段上稳定；与流动方向垂直，在管壁处静压；液下气上防气、液影响。5、离心泵的流量调节方法有节流调节法即改变管路特性曲线和改变叶轮直径或转速即改变泵的特性曲线，一般在生产中采用改变管路特性曲线，在需要长期改变流量时采用改变泵的特性曲线。项目十五：为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图示的装置。测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。今测得U形压差计读数为R=130mm，通气管距贮槽底面h=20cm，贮槽直径为2m，液体密度为980kg/m3。试求贮槽内液体的贮存量为多少吨？ 解：由题意得：R=130mm，h=20cm，D=2m，980kg/，。观察瓶 压缩空气HRh（1） 管道内空气缓慢鼓泡u=0，可用静力学原理求解。（2） 空气的很小，忽略空气柱的影响。 项目十六：用泵将20水从敞口贮槽送至表压为1.5105Pa的密闭容器，两槽液面均恒定不变，各部分相对位置如图所示。输送管路尺寸为f1084mm的无缝钢管，吸入管长为20m，排出管长为100m（各段管长均包括所有局部阻力的当量长度）。当阀门为3/4开度时，真空表读数为42700Pa，两测压口的垂直距离为0.5m，忽略两测压口之间的阻力，摩擦系数可取为0.02。试求：16m3m1阀门3/4开度时管路的流量(m3/h)；2压强表读数（Pa）；3泵的压头（m）；4若泵的轴功率为10kW，求泵的效率；5若离心泵运行一年后发现有气缚现象，试分析其原因。解：1、阀门3/4开度时管路的流量(m3/h)；在贮槽液面0-0与真空表所在