化工原理习题2——离心泵

一、离心泵流量调节的方法如图，用离心泵将水由贮槽A送往高位槽B，两槽均为敞口，且液位恒定。已知输送管路为45 mm2.5 mm，在泵出口阀门全开的情况下，整个输送系统的总长为20 m（包括所有局部阻力的当量长度），摩擦系数为0.02。查该离心泵的样本，在输送范围内其特性方程为：H=18-6105qv（qv的单位为m3/s，H的单位为m）。水的密度可取为1000 kg/m3。试求：（1）阀门全开时离心泵的流量与压头；（2）现关小阀门使流量减为原来的90%，写出此时的管路特性方程（3）并计算多消耗在阀门上的功率（设此时泵的效率为62%）。解：（1）在1-1截面和2-2截面间列伯努利方程已知z1 = 0，z2 = 3 m，u1 = u2 0；p1 =p2 = 0（表压）a管路特性曲线方程可以改写为：b离心泵特性方程为：H=18-6105qv二式联立得：qv =4.0310-3 m3/s，H=8.25 m注意：列管路特性方程时通常把两个截面的动能差u2/2g那项忽略去（2）阀门全开时的管路特性曲线为1所示，工作点为M；阀门关小后的管路特性曲线为2所示，新工作点为M关小阀门后M的流量与压头分别为：qv =0.9qv =0.94.0310-3 =3.6310-3 m3/sH=18-6105qv=18-6105(3.6310-3)=10.09 m（通过离心泵求）设此时的管路特性方程为：He=B+Kqv2由于截面状况没有改变，因此B=3 m不变，但是K值因为关小阀门而增大，此时的新工作点M应满足管路特性方程，即：10.09=3+K0. K=5.38105因此关小阀门后的管路特性方程为：He=3+5.38105 qv2（3）计算多消耗在阀门上的功率？当阀门全开，而流量为qv =3.6310-3 m3/s时，管路所需的压头而现在离心泵提供的压头为H=10.09 m。显然由于关小阀门而损失的压头为H=10.09-7.26=2.83 m则多消耗在阀门上的功率为二、离心泵组合方式的选择用离心泵从水池向敞口高位槽供水，两槽液位差为12 m。输送管路为483.5 mm，管路中用一阀闸调节流量，管路总长为25 m（包括除阀闸外的所有局部阻力之当量长度），摩擦系数取为0.024。设泵的特性方程为H=40-8105qv2（qv单位为m3/s，H单位为m），试求：（1）若采用单台离心泵输送，当阀闸全开（=0.17）时，水的输送量为多少？（2）若采用两台型号相同的离心泵组合输送，当阀闸全开时，两泵串联或并联时的输送量分别为多少？（3）仍采用两台离心泵组合输送，而将阀闸关小至=40，则两泵串联或并联时的输送量又为多少。 解：（1）管路特性曲线方程：代入数值与泵的特性曲线方程联立：得单台泵输送量qv=4.7710-3 m3/s（2）阀闸全开当两台泵串联时，流量相同压头加倍，所以串联泵的特性方程：当两台泵并联时，压头相同流量加倍，所以并联泵的特性方程：比较可知：q并1q串1（2）阀闸关小至=40时，管路特性方程当两泵串联时：当两泵并联时：比较可知：q并2q串2由本题可知，对于低阻管路系统（=0.17），其管路特性曲线比较平坦，泵并联操作的流量及压头