化工原理习题解其次章流体输送机械

本文格式为Word版，下载可任意编辑——化工原理习题解其次章流体输送机械完美格式整理版

其次章流体输送机械

离心泵特性

某离心泵用15℃的水进行性能试验，水的体积流量为540m/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310mm，试求泵的扬程。

解水在15℃时??995.7kg/m3，流量qV?540m3/h压力表pM?350kPa，真空表pV??30kPa（表压）压力表与真空表测压点垂直距离h0?0.35m管径d1?0.35m，d2?0.31m

流速u1?V??2?4d123

q540/36004?(0.35)2?1.56m/s

?d??0.35?u2?u1?1??1.56????1.99m/sd0.31???2?2pM?pVu2?u12?扬程Η?h0?ρg2g2350?103?(?30?103)(1.99)2?(1.56)2?0.35??995.7?9.812?9.81?0.35?38.9?0.078?39.3m水柱

原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m的水溶液，其他性质可视为与水一致。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，则出口压力表读数将增大。(3)液体密度?增大，则轴功率P?qV?gH3

?3

将增大。

3

某台离心泵在转速为1450r/min时，水的流量为18m/h，扬程为20m(H2O)。试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m;(2)若将泵的转速调理到1250r/min时，泵的流量与扬程将变为多少？

解(1)已知qV?18m3/h,H?20m水柱，??1000kg/m3有效功率Pe?qV?gH?18?1000?9.81?20?981W3600学习好帮手完美格式整理版

(2)转速n1?1450r/min时流量qV1?18m3／h，扬程H1?20mH2O柱

n2?1250r/min转速流量qV2?qV1n21250?18??15.5m3/hn1145022?n??1250?扬程H2?H1?2??20????14.9mH2O柱n1450???1?管路特性曲线、工作点、等效率方程

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状况下，整个输送系统的总长为20m（包括所有局部阻力的当量长度），设滚动进入阻力平方区，摩擦系数为0.02。

2在输送范围内该离心泵的特性方程为H?28?6?105qV（qV的单位为m/s，H的单位为m）。水的密

3

3

度可取为1000kg/m。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状况下，而改为输送密度为1200kg/m的碱液，则离心泵的工作点有何变化？

解（1）管路特性方程H?H0?kqV2

Δp98.1?103?4?3=14其中H0?Δz??g10?9.813

k??8l?Σle820?0.02???3.23?1052525?gd3.14?9.810.04故管路特性方程H?14?3.23?105qV2离心泵特性方程H?28?6?105qV2两式联立28?6?105qV2?14?3.23?105qV2得工作点下的流量与压头

qV?3.89?10?3m3/s，H?18.92m

（2）当改送密度为1200kg/m的碱液时，泵特性方程不变，此时管路特性方程

Δp98.1?103?12.3H0?Δz?'?4?1200?9.81?g'3

滚动进入阻力平方区，且阀门开度不变，则k不变。因此管路特性方程变为

H?12.3?3.23?105qV2

将该方程与泵特性方程联立

学习好帮手完美格式整理版

28?6?105qV2?12.3?3.23?105qV2

得新工作点下流量及压头

q'V?4.12?10?3m3/s，H'?17.78m

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。流体滚动处于阻力平方区，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n?2900r/min时的H?qV特性曲线数据见下表。

qV/m3?s?1H/m

习题2-5a附图

026

0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.00825.5

24.5

23

21

18.5

15.5

12

8.5

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理到3.5?10?3m3／s，应将转速调理到多少？（参看例2-3）。

解已知d?0.075m,l?le?400m,??0.03,??32

2(1)管路特性方程H?H0?kqV

H0??Z??p?10?0?10mH2O?gk?8?l??le????4???5?2g?dd?????840032??0.03???5.02?105?254???9.81?(0.075)(0.075)?2H?10?5.02?105qV

(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

qV/m3?s?100.0010.0020.0030.0040.0050.0060.007

0.008

H/m1010.51214.51822.62834.6

42.1

工作点流量qVA?0.0045m3/s，扬程HA?19.8mH2O

学习好帮手完美格式整理版

(3)将工作点流量从qVA?0.0045m3/s调理到qVC?0.0035m3/s，泵的转速应由2900r/min调理到多少？

将qVC?0.0035m3/s代入管路特性方程，求得

HC?10?5.02?105?(0.0035)2?16.1mH2O

2等效率方程H?KqV

系数K?HC16.1??1.31?10622qVC(0.0035)2得等效率方程H?1.31?106qV

等效率方程的计算值如下

qV／m3?s?100.0010.0020.0030.0040.0045H/m01.315.2411.82126.5

从n?2900r/min的泵特性曲线与等效率曲线的交点D，得到

qVD?0.004m3/s,HD?21mH2O

习题2-5b附图

流量为qVC?0.0035m3/s时的转速为

nC?nDqVC0.0035?2900??2538r/minqVD0.004nD?nC2900?2538?100??100?12.5%nD2900转速变化小于20%，效率基本不变。

学习好帮手完美格式整理版

离心泵的并联及串联

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qV?0.0053m3/s，扬程H?23.7m水柱

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qV?0.0061m3/s，扬程H?30.02m水柱

习题2-6附图

习题2-7附图

离心泵的安装高度

用型号为IS65?50?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)水温80℃时泵的安装高度。解已知环境大气压力p0?98kPa（绝压）吸入管?Hf?4m(H2O)，查得泵的汽蚀余量Δh=2m

(1)20℃的水，饱和蒸气压pV?23.38kPa，密