化工原理第2章流体输送机械

第二章流体输送机械【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m3/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。V解15℃995.7kgm3q540m3VpM350kPapV30kPa（表压）压力表与真空表测压点垂直距离h00.35md10.35m，d2流 uqV540/36001.56m/11d 11 dd uu1 1.99m/ 1 0.312 p u2扬 Ηh V 350103(30103 (1.99)20.35 0.3538.90.07839.3m【22】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m3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，则出口压力表读数将增大。(3)增大，则轴功率PqVgH【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min时，水的流量为18m3/h，扬程为20m(H2O)。试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m3;(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？ (1)已知qV18m/h,H20m水柱，1000kg/ 有效功

qgH

10009.8120 (2)转

1450rmin

转 n21250r/ 流 n218125015.5m3/nV Vn1

扬

n

1250H220 14.9mHO柱 n n1

1450 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，0.02H286105q2（qm3/s，H m1200kg/m3的碱液，则离心泵的工作点有何变 解（1）管路特性方程HHkq 其 H0Δzg41039.81k8lΣle0.02 203.23105 d 3.1429.81故管路特性方 H143.23105qV离心泵特性方 H286105qV两式联 286105qV2143.23105qVqV3.89103m3/s，H H0Δz'g412009.81VH12.33.23105qV 286105q212.33.23105q Vq'4.12103m3/s，H'V【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）400m。流体流动处于阻力平方区，摩擦系数为0.03。流体流经换热器的局部阻力n2900rminH

特性曲线数据见下表 习题2-5a附Vq/m3 V H/ 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3.5103m3／s，应将转速调节到多少？（参看例2-3解d0.075m,lle400m0.03, 管路特性方 HH HZp10010mH k

d d 29.81 (0.075)5(0.075)4 VH105.02105V管路特性曲线的qVHq/m3V0H/工作点流量 0.0045m3/s，扬程H19.8mH 将工作点流量从

0.0045m3/s调节到 0.0035m3/s，泵的转速应由2900r/min

0.0035m3/s代入管路特性方程，求得 H105.02105(0.0035)216.1mH V等效率方 HV系 KHC16.1q qV得等效率方 H1.31106Vqq／m30H/0n2900r/min的泵特性曲线与等效率曲线的交点D 0.004m3/s,H21mH 习题2-5b

0.0035m3/snnqVC29000.00352538r/ D

nDnC10029002538100 转速变化小于20%【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。 习题2-6附图中点A为工作

0.0053m3sH23.7m水柱习题2-6

习题2-7【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，试求工作点的解2-7附图中点AqV0.0061msH30.02m3【2-8】用型号为IS6550125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)20℃时泵的安装高度，(2)80℃时泵的安装高度。解已知环境大气压力p098kPa（绝压）吸入管Hf4m(H2O)，查得泵的汽蚀余量20℃的水，饱和蒸气压pV23.38kPa998.2kg3p (9823.38)Hg

= Vh

24998.220℃水时，泵的安装高度Hg80℃的水，饱和蒸气压pV47.38kPa971.8kg3p (9847.38)Hg

= Vh

24输送80℃水时，泵的安装高度Hg选泵的允许汽蚀余量为3.0m。现拟将泵安装在液面以下2.5m处，问该泵能否正常操作？解p (8572.12)Hg

= Vh

3.01.5850Hg实＝2.5mHg，说明此泵安装不当，泵不能正常操作，会发生汽蚀现象。为保证泵的正常操作，泵应至少安装在液面下方3.5m或更低。习题2-10【2-10】用离心泵输送80℃热水，今提出如下两种方案（见习题2-10习题2-10（包括局部阻力的当量长度）相同，离心泵的汽蚀余h2m。试问这两种流程方案是否能完成输送任务？为什么？环境大气压力为101.33kPa。 水在80℃时饱和蒸气压pV47.38kPa，密0971.8kgm3h2mp0p (101.3347.38)Hg

= Vh

971.8

2Hf3.66H第(2)方案的安装高度Hg7mHg，不能完成输送任务。第(1)方案的安装高度Hg1m若13.66Hf．则Hf4.66m【2-11】用离心泵从江中取水送入贮水池内，池中水面高出江面20m，管路长度（包括局部阻力的当量长度）为45m。水温为20℃，管壁相对粗糙度=0.001d为20～25m3/h。(1)试选择适当管径；(2)试选择一台离心泵。 20℃水的998.2kg/m3,1.004103Paslled

25m3/V从教材表1-3中选管路中水的流速u2.5d 0.0595m选公称直径65mm的低压流体输送用焊接钢管管径为75.5mm3.75mmd75.53.75268mm最后计算流 ud

25/

此流速在表1-4中的1.5～3.0ms扬 HZg2gH

p0,u20,Z20Redu0.0681.91998.2 ll H 0218 2.68f扬 H202.6822.68

d 0.0682有效功率

qgH

998.29.8122.681540W1.54 设泵的效率轴功 PPe=1.54=2.37 选用离心泵IS6550汽蚀余量h2～2.5m。【2-12】有一台离心泵的额定流量为16.8m3/h，扬程为18m。试问此泵是否能将密度为1060kg/m3，流量为250L/min的液体，从敞口贮槽向上输送到表压为30kPa中？敞口贮槽与高位设备的液位垂直距离为8.5m。管路的管径为75.5mm3.75mm124m（包括直管长度与所有管件的当量长度），摩擦系数为0.03解

250L/min2506015m3/流 uqV15/36001.15m/d

l 压头HZ e 8.5 0.068流量与压头都略小于额定值，该泵可以用。【2-13】有一台双动往复泵，其活塞的行程为300mm，活塞直径为180mm，活塞杆直径为50mm。若活塞每分钟往复55次，其理论流量为若干？又实验测得此泵在26.5min内能使一直径为3m的圆形贮槽的水位上升2.6m，试求泵的容积效率（即实际流量/理论 活塞行程S300mm03m，活塞直径D0.18m，活塞截面积AD2 d005mad2活塞往复频 n551／min理论流

018

0 V

322.610693m3

/容积效 qV实/qV理0.693/0.807【2-14】有一台离心式通风机进行性能实验，测得的数据如下：空气温度为20℃，风机出口的表压为230Pa，入口的真空度为150Pa，送风量为3900m3/h。吸入管与排出管的内径分别为300mm及250mm，风机转速为1450r/min，所需轴功率为0.81kW。试求风机的全风压、静风压及全风压效率。解q3900m3hd0.3m

V吸入管风 uqV3900/3600

15.3m/11d 11 dd 0.3排出管风 uu1 22m/ 1 0.252 t20℃p101.325kPa=1.205kgp 进口动p

1.205出口动 p 2 d 进口静 ps1150Pa，出口静 ps2全风 静风 pstptpd2532292已知轴功 P0.81kW有效功 PptqV5323900

Pe576 【2-15】仓库里有一台离心式通风机，其铭牌上的流量为1.27103m3/h，全风压为1.569kPa。现想用它输送密度为1.0kg/m3的气体，气体流量为1.27103m3h1.3kPa 通风机铭牌上的风量与全风压是在标定条件(20℃，101.325kPa)下用空气测定的，标定条件下空气的密度为1.2kg/m3。现在把气体在操作条件下的流量1.27103m3/h及全风压1.3kPa换算为标定条件下的风量qV0及全风压pt0。

1.27103 1.058103m3/pt

1.31.2

被输送气在标定条件下的风量及全风压都稍低于通风机铭牌上的风量及全风压，该【2-16】有温度为25℃、流量为60m3/min的空气，从101kPa压缩到505kPa（均为绝对压力），绝热指数为1.4，试求空气绝热压缩后的温度，并求等温压缩和绝热