化工原理(第四版)习题解--第二章--流体输送机械

1、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995.7kg / m3 ，流量 qV540 m3/ h压力表 pM 350kPa，真空表 pV30kPa （表压）压力表与真空表测压点垂直距离h00.35m管径 d1 0.35m， d20.31m流速u1qV540 / 36001.56m / sd12(0.35)24422d11 5

2、60 351 99212.uu.0 31. m / sd.ppVu2u 2扬程h0M21g2g0 35350103(301031 9921 5629 81)(.)( . ).995 729 81.0.3538.90.07839 .3m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

3、口压力表读数将增大。(3) 液体密度增大，则轴功率 PqV gH 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 qV18 m3/ h, H 20 m 水柱，1000kg / m3有效功率18PeqVgH10009.81209813600W(2)转速n11450 r时流量qV 1183，扬程H120m HO柱/ m i nm h2转速n21250r /m i n流量qV

4、2qV1n21812503/ hn115.5m145022扬程n21250柱H 2H 12014.9m H On114502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45mm× 2.5mm，在泵出口阀门全开的情况下，整个输送系统的总长为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H286 105 qV2 （ qV 的单位为3m /s， H的单位为m）。水的密度可取为 1000kg/m 3。试求

5、：（ 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HH 0 kqV2其中H 0zp498.1103=14g1039.81k8lle0.0282 052 g d3.1423.23 1059.81 05.04故管路特性方程H143.23105 qV2离心泵特性方程H286105 qV2两式联立286105 qV2143.23105 qV2得工作点下的流量与压头qV3.8910 3 m3 / s ， H18.92m（ 2）当改送密度为1200 kg/m3 的碱液时，泵特性方程不变

6、，此时管路特性方程98.130H0'zp14912.3' g1200. 8 1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H12.33.23105 qV2将该方程与泵特性方程联立286 105 qV212.3 3.23 105 qV2得新工作点下流量及压头q'V4.1210 3 m3/ s ， H '17.78m【 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

7、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 n2900 r / min 时的 HqV特性曲线数据见下表。习题 2-5a附图qV/ m3 s 100.0010.0020.0030.0040.005 0.006 0.0070.008H / m2625.524.5232118.515.5128.5试求： (1) 管路特性方程；(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3.5103 m3 s ，应将转速调节到多少？（参看例2-3 ）。解已知d0.075,lel4 0,0. 0,033 2mm(1)

8、管路特性方程HH02k qVH 0Zp10010mH 2Ogk8ll e254gdd80.03400325.021052 981(0 07550.0754.)()H105.025210qV(2)工作点的流量与扬程管路特性曲线的qV 与 H 计算值如下310.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.008qV / m s0H / m1010.51214.51822.62834.642.1工作点流量qVA0.0045 m3/ s ，扬程 H A19.8 m H 2 O(3) 将工作点流量从q0 00453调节到 qVC0.003532900 r / min.m / s

9、m / s ，泵的转速应由VA调节到多少？将 qVC0.0035 m3/ s代入管路特性方程，求得H C105 021050.0035216.1m2O.()H等效率方程HK V2q系数H C16 11 31106K.2(0 0035 2).qV C.得等效率方程H1.3110 6 qV2等效率方程的计算值如下3100.0010.0020.0030.0040.0045qVm sH / m01.315.2411.82126.5从 n2900r / min 的泵特性曲线与等效率曲线的交点D ，得到q0 0043/ s, H21m H 2O.mDVD习题 2-5b 附图流量为qVC0.0035m3 /

10、 s 时的转速为nC nDqVC29000.0035qVD2538r / min0.004nDnC 1002900 2538 100 12 5. %nD2900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 qV0.0053 m3 / s ，扬程H23.7m 水柱习题2-6 附图习题 2-7附图【 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0.00613/，扬程H30.02m水柱qVms离心泵的安装高度【 2-8 】用型号为IS6550 125 的离心泵，将敞口水槽中的水送出，吸入管路的压头损失为 4m ，当地环境大气的绝对压力为98kPa 。试求： (1) 水温 20时泵的安装高度，(2)