化工原理复习题

例2-4、

用50Y-60型离心油泵将减压精馏塔底的液体产品送至储槽，其流程如本例附图所示。塔底液面上的压力0p=36.5kPa,塔底至泵入口管路的压头损失为1.2。泵安装在塔底液面以下3.5米，试计算泵的安装高度是否正确。

解：由泵的性能表查得，油泵的必需气蚀余量rh=2.3m。泵的允许安装高度计算式为

gH=1-0f05.0，Hhgppv

在本例条件下，塔底液面上的压力即液体产品的饱和蒸气压，即

vpp036.5kPa

则 gH=2.15.03.2m =4.0m

泵的安装高度超过允许安装高度，操作时可能发生气蚀现象。

例2-12：

如图，用离心泵将20℃的清水（密度取为1000kg/m3）从水池送往敞口的高位槽，在泵的入口和出口分别装有真空表和压强表。泵在一定转速、阀门的开度C下，测得一组数据：泵的流量q、压头H、真空度p1、压强p2、功率P。现分别改变如下某一条件，试判断

上面五个参数将如何变化。

（1）将泵的出口阀C开度加大；

（2）改送密度为1260kg/m3的水溶液（其他性质与水相近）

（3）泵的转速提高10%；

（4）泵的叶轮直径减小3%。

解：截面和基准面的选取如附图1

（1）加大阀门C的开度

阀门开度加大，减小了管路局部阻力，从而改变了管路特性曲线，使泵的工作特点从由M→M’，如本题附图2所示。从图看出，此时流量加大、压头降低、泵的功率随q加大而增加。

泵入口真空表读数如何变化，可从0—0液面与泵入口管测压中心线之间列出伯努利方程来判断：

随q加大，u12/2g与∑hf0-1 增加 ，而 (Z1-Z0)不变 ，故真空表的读数将变大。

据离心泵基本方程，对于后弯叶片，在泵的叶轮尺寸和转速一定的条件下，流量加大，泵的压头下降（泵的特性曲线显示同样的规律），因而泵的入口压力表读数p2 将随这离心泵流量q的加大而降低，泵的实验中也证实这一点。从0—0液面与2—2截面之间列伯努利方程，可得到与实验结果一致的结论。

（2）该送水溶液

从泵的理论流量方程和泵的基本方程看出，从泵的转速n,叶轮外径D2不变，且当p3 －p0 =0 时，泵的q和H与液体密度ρ无关，故改送水溶液这两个参数将不发生变化；而P=HQρ/102ƞ，P随ρ加大而增大，根据伯努利方程可判断泵的真空表和压力表读数均增大。

（3）泵的转速提高10%

根据泵的比例定律：q2/q1 = n2 / n1 ； H2 / H1 =( n2/ n1)2 ；

P2/P1 =（n2/n1）3 可看出，随n的提高，泵的流量q、压头H、功率P均增大。同样，根据伯努利方程可判断泵的真空度和出口表压也上升。

（4）泵的叶轮直径减少3%

根据泵的切割定律： q’/q= D’2/D2 ; H’/H=( D’2/D2)2

P’/P=( D’2/D2)3 可见，q、H与P分别和D2的一次方、二次方及三次方的规律下降。根据伯努利方程可知真空表和压力表读数同时减小

思考题：

1、一定转速下，用离心泵向表压为50KPa的密闭高位槽输送密度=1200kg/的水溶液。泵出口阀全开时，管路特性方程式为

He=22geeBqKBqPZ

现分别改变如下操作条件，且改变条件前后流动均在阻力平方区，试判断管路特性方程式中参数变化趋势：

（1）关小泵的出口阀；

（2）改送20的清水；

（3）将高位槽改为常压；

答：在离心泵特性方程（或特性曲线）不变前提下，管路特性方程中各参数的变化趋势如下。

（1） 关小泵的出口阀

关小阀门，局部阻力系数变大，B值增大，K值不变，eq变小。

（2） 改送20的清水

改送20的清水，变大，导致K值增大，B值不变，eq值变小。

（3） 将高位槽改为常压

将高位槽改为常压后，=0,K值变小，B值不变，eq值变大。

5.用IS80—65—125（n=2900r/min）型离心水泵将60OC的水（ρ=983.2kg/m3,pv=19.92kPa）送至密闭高位槽（压力表读数为49kPa），要求流量为43m3/h,提出如下图所示三种方案，三种方案的管径，粗糙度和管长（包括所有局部阻力的当量长度）均相同，且管路的总压头损失均为3m ，当地大气压为100kPa。试分析：

（1）三种安装方法是否都能将水送到高位槽中？若能送到，是否都能保证流量？泵的轴功率是否相同？

（2）其他条件都不变，改送水溶液（ρ=1200kg/m3,其他性质和

水相近），则泵出口压力表的读数，流量，压头和轴功率将如何变化？

（3）若将高位槽改为敞口，则送60℃的水和溶液（ρ=1200kg/m3）的流量是否相同？

答：本题需解决两个问题，才能逐一回答上述问题。首先校核离心泵能否满足管路对流量和能量要求，第二步核算泵的允许安装高度。

管路要求的流量为43m3/h。压头由管路特性方程计算，即

He=ΔZ+gP+Bqe2=(8+81.92.98310493+3）m=16.1m

IS80—65—125（n=2900r/min）型离心泵的性能参数为q=50m3/h,H=20m,η=75%,P=3.63kW,(NPSH)r=3.0m。

从流量和压头来看，离心泵能满足管路要求。

下面核算离心泵的允许安装高度。

取吸入管路的压头损失Hf,0-1=1m,则泵的允许安装高度为

Hg=gppva-(NPSH)-Hf,0-1=[81.92.9831092.19-1003）（-(3+0.5)-1]m=3.8m

由以上数据，分析如下：

（1）在三种安装方法中，方案（3）的安装高度超过允许安装高度，操作中将发生汽蚀现象，不能把60℃的热水送到高位槽。方案（1）和（2）都能保证向高位槽的送水量。由于流量和压头相同，因而泵的轴功率相等。

（2）改送水溶液后，泵出口压力表的读数增大，流量加大（管路特性方程中的K值减小），压头降低，轴功率加大。

（3）高位槽改为敞口后，管路特性方程均变为 He=ΔZ+Bqe2，故送60℃的热水和水溶液流量相等。

填空题：

1.流体输送机械的主要功能是对流体做功以提高其机械能具体表现为静压能的增加

2.写出三类正位移泵的名称齿轮泵、往复泵、螺杆泵。其特点是一定工况下流量恒定且不受管路压头所影响。

3.离心泵的主要部件有叶轮、泵壳、轴封装置。

4.离心泵的泵壳制成蜗壳、叶轮的叶片后弯、在叶轮和泵壳之间装置导轮都有利于动能有效转化为静压能。

5.离心泵的性能参数或特性曲线是泵在一定转速下、于常压下用常温的清水为介质通过实验测得的。

6、离心泵的主要特性曲线包括H-q 、 p-q 和 η-q

7、离心泵压头的物理意义是离心泵对单位质量的液体所提供的有效

能量其单位为m或J/N

8、启动离心泵之前若不向泵灌满被输送的液体，将发生气缚 ，若叶轮的入口附近绝压低于操作温度下液体的饱和蒸汽压将发生汽浊现象

9、离心泵安装在特定的管路系统中，已知泵的性能：q=0.02m/s,H=20m;管路性能：qe=0.02m/s,He=16m.则调节阀门的压头损失为4m，其消耗的理论功率为785W

10. 离心泵安装在一定管路上，其工作点是指（泵的特性曲线和管路特性曲线的交点所对应的参数）。

11.离心泵通常采用（出口阀）调节流量，往复泵采用（旁路）调节流量。

12.离心泵允许汽蚀余量（NPSH)定义式为( gzggv211PP ).

13.当被输送液体的黏度大的多时，则离心泵的压头将(降低），流量（减小），效率 （下降），而轴功率（增大）。

14提高往复泵连续性和均匀性的措施有 采用双动泵或三联泵，在吸入管终端盒压出管路始端装置空气室。

15、离心通风机的全风压主要由 动风压 和 静风压 组成，其物理意义是单位体积气体通过风机时所获得的能量，单位为Pa或3/mJ

16.离心通风机的特性曲线包括___HT-q__ ,___Hst-q___,___p-q___和__η-q___。比离心泵多了一条__Hst-q_____曲线。

17.当要求气体的压缩比（P2/P1)≧8时，宜采用_____多级______压缩，当各级的压缩比___相等____时，所消耗的理论功为最小。

选择题

1、一定转速下，用离心泵将敞口池中的清水送至表压为49.1KPa的密闭容器，两液面的垂直高度差为8m。泵出口阀全开时，管路特性方程为

qHHefeBKgpZ2

现分别改变某一参数，试判断其余参数的变化趋势。假设各种条件下均在阻力平方区，且泵的特性保持不变。

变化参数 K B q

1. 关小泵出口阀

2. 改送水溶液（mkg31200）

3. 容器变为常压

4. 夏天吃面下降1m

A.增大 B.变小 C.不变 D.不确定

答案：

变化参数 K B Q

关小泵出口阀 C A B

改送水溶液 B C A

变为常压 B C C

池面下降 A C B

2 试选择适宜的输送机械完成如下输送任务

（1）含有纯碱颗粒的水悬浮液（ D ）

（2）高分子聚合物粘稠液体（ C ）

（3）密度为0.3mPa·s的有机液（要求q=12m/h, H=30m）( B )

A 离心泵 B旋涡泵 C往复泵 D开式碱泵

3 离心泵的汽蚀余量(NPSH)值越小，其抗汽蚀性能（ A ）

A 越好 B 越差 C 不确定

4,用离心泵将敞口水池中的清水送至常压容器，在夏天需加大送水量（开大泵出口阀），试判断如下参数变化趋势：

（1） 泵入口真空表的读数p1（A）；

（2） 泵出口压力表（调节阀上游）读数p2（B）;

（3） 泵出口调节阀下游压力表读数p3（A）;

（4） 泵的压头H（B）;

（5） 泵的轴功率P（A）;

（6） 泵的效率n（D）;

A增大 B变小 C不变 D不确定

5、离心泵在一定管路系统运行时，其工作点不随液体密度改变的条件是（B）

A、2Z－1Z=0 B、12PP=0 C、FH=0 D、222＋221=0

6、有自吸能力的泵是（C）

A、离心泵 B、旋涡泵 C、正位移泵 D、轴流泵

7、离心泵停止操作时宜（A）

A. 先关出口阀后停电；B. 先停电后关阀门；

C. 先关出口阀或先停电均可；D.单机泵先停电，多级泵后先关出口阀