化工原理泵习答案

1、二流体输送机械习题解答1.解：(1)离心泵内有高速旋转的叶轮向液体传送动能，此动能即而又转变为液体的压力能，靠此压力能输送液体；正位移泵利用活塞或转子挤压液体使其升压而输送液体(2)叶轮将机械能传给液体，平衡孔平衡轴向推力，泵壳即为收集液体又为转能装置，密封圈是防止空气漏入泵内或液体漏出泵外.2 .解：在真空表与压强表截面间列柏努利方程22zi+ui/2g+pi/pg+H=+p2/pg+u/2g+Hfui=U2,z2-zi=0.4m,hf=0pi=-185>33.3=-24660.5(N/m2),p2=i.55a8ii04=i.520Q(N/m2)H=0.4+(i.52+0.2466)/

2、(i0009.8i)<W5=i8.4i(mH2O)Ne=QHpg=(26/3600)xi8.4ixi000x9.8i=i.3(kw)r=Ne/N=i.3/2.45=53.2%3 .解：(i)流量，扬程均够，电机功率不够.因为：有效功率N=HQPg=i5X(38/3600)i800>9.8i=2.8(kw)如效率仍按0.8考虑，则轴功率Ne为:Ne=2.8/0.8=3.5(kw)故应换一台功率大于3.5KW的电机即可.(2)主要是扬程不够，可用改变转速的办法来解决.H'/H=(n'/n)2,n'=n(H'/H)i/2=2900(25/i5)他=374i

3、(转/分)Q'=Q(n'/n)=39.6i%9=5i.i(m3/h)N'=N(n'/n)3=2.02(374i/2900)3=4.34(kw)转速提高到374ir/min,电机功率大于4.34kw即可.4 .解：Hs'=Hs-(i0.0-9.i6)=6.5-(i0.0-9.i6)=5.66(m)Zs=Hs'-Hf=5.66-3=2.66(m)3m>2.66m,故泵不能正操作.5 .解：(i)从附录查得，65Y-60B型油泵性能参数为H=38m,Q=i9.8m3/h,Ah=2.6m管路所需压头：H=Az+Ap/pg+f=5+(i.8%8ii0

4、4)/(80098i)+5=32.5(m)管路所需流量Q=i5m3/h,故该泵所提供的压头和流量均能保证要求.(2)安装高度：Zs=po/p即v/p心h-Hf=(760>33.3)/(8009.8i)-(600i33.3)/(8009.8i)-2.6-i=-0.88(m)即安装高度需低于液面0.88m,现低于液面i.2m,当然可行.6解:40库存泵的Hs=6mH2O,由此可求得该泵入口处的充许最低压强为：Pa/p-pe/pg=Hspe/Pg=ApP-Hs=10.33-6=4.33(m)pe=4.331000>9.81=4.251®4(N/m2)(绝压)原泵操作时，泵进口的

5、绝压为：(pe)操=0.95105-294133.3=5.581®4(N/m2)(pe)操>pe,故不会发生气蚀.7解：Zs>jo/p-Pv/pgh-hfs,由于液体处于沸腾状.pO=pv，则：-2.1必入(L/0.05)(ui/2g)u=5.8/(0.7850.052X600)=0.821(m/s)L=(0.10.052>9.81)/(0.020.8212)=7.3(m)8解：查得60c的水pv=0.203(kgf/cm2)=2.03mH2O;吸上高度要比(pA-pv)/pg=10.3B03=8.3m低，但图(c)中的吸上高度已有8m,考虑到吸入管阻力等因素，此种

6、安装方式可能发生气蚀，而不能将水送到高位槽.(a).(b)两种方式可以送到.流量与泵之性能及管路特性有关，此两种方式中，管路情况都是一样的，故此两种方式都可达到相同的流量.N=QMg/r，既然(a).(b)两种安装方式的Q.H都一样，其它条件亦同，故输送所需之轴功率亦相等.9 .解:H=Az+Ap/pg+fhz=20m,p=0,hf=8/(2g)(入)(l+寸Q，d将数据代入并化简：H=20+0.00062Q2式中，Q单位为m3/h,H单位为m。将Q赋予一定的值，并计算得H的值如下表：Q020406080120160200H2020.3521.022.224.028.935.944.8以表中数

7、据作图得管路特性曲线，并与泵特性曲线交于工作点M,分别求得工作点的流量:Q=142m3/h,H=32m,刀=0.74,N=18kw.10 .解：H=z+Ap/pg+U2g+hf=5+0+0+入(L/d)(J/2g)+t2/2g)=5+1.186u2u=Q/(0.785d2X3600)=Q/(0.7850X22X600)H=5+0.00072Q2=5+2.5910-6Q'2Q单位：m3/h;Q'单位：l/min工作点M之H=32.5m,Q=3200l/minN轴=Ne/r=32.5X3200-3M000>9.81/(600.55)=30.9(kw)，每小时耗电费为30.90

8、.12=3.71(元)4111 .解:(1)求阀全开时泵的有效功率H=z+p/pg+u2/2g+Hf,z+Ap/pg=10(mHO);u2/2g=0u=0.0039/(0.7850.052)=1.99(m/s)将数据代入上式：H=10+0.03(150/0.05)(1.992/(29.81)=28.2(m)Ne=QHpg=0.0039x28.2x1000x9.81=1.08(kw)(2)求H=A-BQ2中的A.B值当Q=0时,H=A.又在泵入、出口处列柏努力方程：H=He=z+p/pg+u2/2g+Hf当Q=0时,u=0,hf=0Az为泵入口真空表与出口压强表之间距离，可忽略.故H=He=(3

9、.2兴81104+200X133.3)/pg=34.72(m)2A=34.72;于是得到：H=34.72-BQ由本题第1问得到：当Q=0.0039m3/s=14m3/h时,H=28.2m代入此式，得:B=(34.72-28.2)/142=0.033泵的特性曲线方程可表示为H=34.72-0.033Q212 .解：He=z+Ap/pg+u2/2g+Ef4=16+0.39.8110(1000&81)+2.1=21.1(m)根据H=21.1m,Q=30m3/h,于附录中选用3B33A型泵比较安全,(H=25m,Q=35m3/h)13.解：He=z+Ap/pg+u2/2g+Ef=8+400M0

10、3/(1500%81)+30103/(15009.81)=35.4(m)Q=7.5(m3/h)3根据H=35.4m,Q=7.5m可选耐腐蚀泵40F-40型(Q=7.2m3/h,H=39.5m),尽管额定流量较7.5m3/h小一些，但压头H=39.5m,较所需35.4m有较大裕量，实际操作时,H可以降一点，致使流量增大，可望满足需要.但需指出，该操作条件下，泵的效率会低一些.14 .解：(1)求送水量：管路所需压头相等，即泵工作点之流量为：40-0.01Q2=20+0.04Q2Q=20m3/h(2)关小阀门的压头损失：关小阀门后流量为Q'=3/420=15(m3/h)将Q'=15

11、代入管路曲线.得H=20+0.04X52=29(m)将Q'=15代入泵特性曲线得He=40-0.01152=37.75(m)额外增加压头损失为H=37.75-29=8.75(m)4215.解:Q(l/inin)题15附图H=Az+Ap/pg+u2/2g+汇上4.8+0+0+入(355/0.068)(2l2g)=4.8+1.6810-4Q2(Q单位：l/min)于是：得一系列数值：Q(l/min)0100200300350400450500H(m)486.4811.5419.9625.4331.7438.946.9作管路曲线与泵特性曲线，两条线相交得工作点M,其流量Q=400l/min.

12、如泵转速改为1600(r/min)时，这时流量为Q',压头为H',则Q'/Q=n'/n=1600/1450=1.1;Q'=1.1QH'/H=(n'/n)2=(1600/1450)2=1.22;H'=1.22HQ0110220330440550H45.446.445.142.138.834.8位：m)得到新的工作点M',该点对应的流量Q'=445l/min作新条件下的泵特性曲线：(Q的单位：l/min;H的单16.解:单泵使用时：Q=1m3/min,则:H=20-2>12=18(m)管路特性曲线H=Az+Ap/

13、pg+B&10+0+BQ2,在泵的工作点：18=10+BQ2,则:B=(18-10)/12=8得到管路特性曲线方程为：H=10+8Q2若Q增加为1.5m3/分，根据题意入保持不变即B值不变.则管路所需压头为H=10+8X1.52=28(m)而单泵操作时，泵提供压头数为H=20-2X1.52=15.5(m)两泵并联时特性曲线为H=20-2/22心2=20-0.5Q2并联泵提供压头为:H=20-0.5K52=18.98(m)两泵串联时特性曲线为：H=40-4。2=40-4>.52=31(m)串联泵提供压头为31m,显然只有两泵串联可望满足要求.亿解：并联时，H不变,Q增加一倍Q并=2

14、Q单,Q单=Q并/2原单泵特性曲线H=50-0.085Q2H并=50-0.085(Q并/2)2=50-0.0213Q并2二泵串联时，流量不变，压头加倍，即:H串=2H单故二泵串联时的特性曲线为：43H串=2(50-0.085Q2)=100-0.17Q218.解:全风压:Ht=Azpg+p+u2p/2+p隅0+15+15+155=185(mmH2O)将全风压换算成标准状况(规定状况)值：Htc=Ht.p=185X1.2/1=222(mmO)已知风量Q=40000m3/h,根据Htc=222mmH2O,可选用4-72-1110C型风机.全压为：227(mm水柱),Q=41300(m3/h)19.解

15、:Ws=Y/(-1)PiVi(P2/Pi(Y1)/-1PiVi=(G/M)RT=1/29>8314>278将数据代入上式，得到：Ws=1.4/(1.4-1)1/298314M78324/101.3)(141)/1.4-1=111.6(KJ)在密闭筒中压缩：Ws=/V2V1pdV=1/(-1)PiVi(P2/Pi)(¥1)/训=1/(1.4-1)1/298314>278324/101.3(1.4-1)/1.4-1=79.7(KJ)20 .解：2Nad=nX1/(r-1)piVi(p/p1)(r-1)/nr-1Vi=P0V0/T0XT1/P1代入上式Nad=nx1/(r

16、-1)p0V0T1/T0(p2/p1)(r-1)/nr-1=(4M.4/0.4)(101300/5/60)(303/273)(150)0.4/(41.4)-1=39482(w)=39.5(kw)N=Nad/r=39.5/0.85=46.5(kw)由于采取4级压缩，每级压缩比为i=(150)1/4=3.5习题22解答附图故T2=T1(p2/p1)(r-1)/r=303(3.5)0.4/1.4=433.6K=161(C)21 .解:(1)P点为工况点，P点对应的流量为该泵在系统中所提供的最大流量30-0.01Q2=10+0.04Q2解得Qmax=20m/h此时泵的压头为26m(2)当供水量为最大输

17、水量的75%时，即：Q'=20>0.75=15(m3/h)(a)图中AH为出口节流调节所产生的节流损失增加量44H'=30-0.01Q2=30-0.01152=27.75(m);2、15=19(m)He'=10+0.04Q2=10+0.04H=H'-He'=8.75m(b)根据比例定律：Q/Q'=(n/n');H/H'=(n/n')故得：泵的性能曲线上：H=H'(n/n')2,Q=Q'(n/n')于是泵性能曲线变为：H'(n/n')2=30-0.01Q'2(n/

18、n')2,即：H'=(n'/n)2X30-0.01Q'2新的工作点处：(n'/n)2X30-0.01Q2=10+0.04Q'2当Q'=15m3/h解出.n'=290008416=2440r/min22.解取截面1-1,2-2如题图所示，列柏努利方程22zi+pi/pg+1U/2g+He=z2+P2/pg+U/2g+Hf+p器/pgU2=V/A=18/(36000.7850；0532)=2.27(m/s),p1=p2U1=0He=(23-3)+(2.272/(2%81)+192272/2/9.81+73.62.272/(2%81)1

19、000/(1000981)=27.2(mH2O)由2B-31型离心泵性能曲线图查得：Q=18m3/h时,H=31.5m(>27.2m)且Y=62%而Ymax=65%;65%X92%=59.8%(<62%)故此泵适用。23.解：(a)将d=0.1代入u=(45/3600)/(兀/2),抽u=1.592m/sRe=dup/科=0<1.5921000/(110-3)=159200湍流入=0.3164/Re.25=0.3164/1592000.25=0.01584在1-1与2-2间列柏努利方程22zi+ui/2g+p"pg+He=z"U2/2g+p2/pg+出zi

20、=0,ui=0,U2=0,Z2=20,pi(表)=0,p2(表)=0.2务81104N/m245一2汇口2=入(l+le)/d位口=0.01584150/0.1饰922/(2兴81)=3.07m水柱将以上各值代入柏氏方程式中，求得：He=25.07m功率N轴=HeQpg/(1000打)=25.07(45/3600)103X9.81/(103>.65)=4.73kw(b)泵的性能曲线与p无关，但管路性能曲线He=Az+Az/gp+bQ中，AZ不变，4P/g衿1/pp>H2o,故(z+4p/gp要变小，这样工作点由A移于A',可见扬程减小(H'<H),流量增大(Q

21、'>Q)NHQp.N'/N=(H'/H)X(Q7Q)X(p7p)H'/H<1,Q'/Q>1,p'/p>1,因为一般H-Q比较平,(Q'/Q)YH'/H)通常大于1,而p本身变化最大,Q,H的变化相对要小些，故(N'/N)>1,即功率要增大24 .解：(1)电动机功率不够N=38/360015X1800/(10000.8)=3.5KW;换大电机(2)扬程不够H/H'=(n/n')2;15/30=(1400/n')2n'=1980增加n=1980r/min.检查功率

22、：N/N'=(n/n')3;2.02/N'=(1400/1980)3N'=5.72KW换一电机功率为5.72KW,n=1980r/min.(3) .可以使用，通过关小出口阀调节至工作点.25 .解：(1)取贮槽中面为0-0兼基准面，真空表处截面为1-1,列柏努力方程：2p0/pg=+p"pg+空g+Hf(a)已知:P0/pg=10.33mll=2m,(u2/2g+Hf)=2m将以上值代入(a)中10.33=2+p“pg+副p"pg=6.33(mHO)(绝)P1真/pg=pp-p1/pg=10.36.33=4(mH2O)"=h'

23、;Hg真空表读数为h=4X1000/13600=0.294(mHg)=294(mmHg)(2)发生汽蚀现象20cHg=Hs-(汇Hf,入+u2/2g)=5-2=3m>2m安装合适50cHs'=HsR+0.24=5-0.15289.81104/(1000981)+0.24=5-1.52+0.24=3.72(m)Hg'=3.72-2=1.72m<2m46措施：将泵下移至1.72m以下；减少吸入管路阻力损失,Hg'>2m以上.26解:(1)取截面1-1,2-2如题图所示，列柏努利方程得：He=(z2-zi)+(p2-p)/pg+(uu21)/2g+入(L/d

24、fu2g=20+204>103/(1000%81)+0.02(200/0.12)1.23%(29.81)=43.40(mH2O)查3B-57型离心泵性能曲线图：Q=50m3/h时,He=56m,刀=75%而rimax=68%,68%X90%=61.2%(<Y)故此泵适用.当Vs=0时，u=0,He=60.8m;Vs=60m3/h时,u=1.47m/s,He=45.4m在3B-57型离心泵性能曲线图上作该管路特性曲线与泵的HQ线的交点M坐标大约为：Q=63m3/h,N=13KW,刀=67%,即为所求。27解：列截面1-1,2-2柏努利方程得：H=(Z2-zi)+Hf=18+1+3=2

25、2(m)功率N轴=HQg/(1000r)=22730/3600)103/(1020<6)=3.0(kw)Hg=Hs-u12/2g-EHf,0-1=6-1=5m>2m,安装高度合适28 .解:Hg=Hs-u12/2g-EHf,0-1=6-1.5=4.5m安装高度为4.5m29 .解:该题条件下，油泵所消耗的功率完全用于克服管路阻力(1) A=0.785(X15)2=0.0177(m2);u=40/(36000.0177)=0.63(m/s)Re=0.15063890/0.4=210(层流)，入=64/Re=64/210=0.304EHf=X(L+Le)/d)u2/2g=0.304(2000/0.15)0.632/(2兴81)=82.1(m)Ws=40X890/3600=9.9(kg/s),N=82.1.9.81X99/(10000港5)=1