化工原理 习题解答
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第二章流体输送机械一.填空题1. 离心泵的基本结构包括如下三部分：______，_____，_______。
泵壳；叶轮；轴封装置。
2. 离心泵的主要参数有：______，______，______，________。
***答案*** 流量；扬程；功率；效率。
3. 离心泵的特性曲线有：_______________，__________，_____________。
***答案*** 压头H---流量q曲线；功率P---流量q曲线；效率η--流量q曲线。
4. 离心泵的工作点是如下两条曲线的交点：_____________，________________。
***答案*** 泵特性曲线H--Q；管路特性曲线H--Q.5. 调节离心泵流量的方法有：____________，____________，_______________。
***答案*** 改变管路特性曲线；改变泵的特性；离心泵的串并联6. 液体输送设备有：_________，________，__________，__________，________。
***答案*** 离心泵；往复泵；齿轮泵；螺杆泵；旋涡泵等。
7. 气体输送设备有：________，_________，___________。
***答案*** 通风机；鼓风机；压缩机8. 离心泵标牌上写上P e－q e表示＿＿＿＿，η－q e＿＿＿＿，He－Qe表示＿＿＿＿。
***答案*** 功率曲线，效率曲线，扬程曲线。
9. 泵起动时，先关闭泵的出口开关的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
***答案*** 降低起动功率，保护电机，防止超负荷而受到损伤。
10. 离心泵的流量调节阀安装在离心泵＿＿＿管路上，关小出口阀门后，真空表的读数＿＿＿＿，压力表的读数＿＿＿。
***答案*** 出口减小增大11. 离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生＿＿＿＿现象。
***答案*** 气蚀12. 离心泵的扬程含义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
***答案*** 离心泵给单位重量的液体所提供的能量。
13. 离心泵铭牌上标明的流量和扬程指的是＿＿＿＿＿＿＿＿时的流量和扬程。
***答案*** 效率最高14. 泵铭牌上的轴功率和允许吸上真空高度是指＿＿＿＿＿＿＿时的数值。
***答案*** 效率最大15. 离心泵的流量常用＿＿＿＿＿＿＿＿调节。
***答案*** 出口阀16. 往复压缩机的实际工作循环由_ _ _、_ _ _、_ _ _和_ _ _四个阶段组成。
***答案*** 膨胀、吸气、压缩、排气17. 离心泵起动时，如果泵内没有充满液体而存在气体时，离心泵就不能输送液体。
这种现象称为_ _ _ _现象。
***答案*** 气缚18. 为防止气蚀现象发生，离心泵在运转时，必须使泵入口处的压强___________饱和蒸汽压。
***答案*** 大于输送温度下该液体的。
二.解答题1. 在化工生产和设计中，对流体输送机械的基本要求是什么？答：基本要求有：（1） 能适应被输送流体的特性（如粘性、腐蚀性、含固体杂质等）。
（2） 能满足工艺上对流量和能量（压头）的要求。
（3） 结构简单，操作可靠和高效，投资和操作费用低。
2. 说明离心泵叶轮的构造和作用。
答：叶轮的构造：它是由若干弯曲的叶片构成。
作用：将原动机的机械能直接传给液体，使液体的静压能和动能均有所提高。
3. 用简单语言来说明离心泵的工作原理。
答：离心泵的工作原理是依靠高速旋转的叶轮，泵内液体在惯性离心力作用下，自叶轮中心被甩向外界并获得能量，最终体现为液体静压能的增加。
4. 何谓轴封？其有何作用？常用的轴封装置有哪些？答：泵轴和泵壳之间的密封称为轴封。
其作用是防止高压液体从泵壳内沿间隙漏出，或外界空气漏入泵内。
常用的轴封有：填料密封和机械密封两种。
5. 离心泵内能量损失包括哪几项？离心泵的效率与哪些因素有关？答：离心泵的能量损失包括以下几项：容积损失，机械损失，水力损失。
离心泵的效率与泵的类型、尺寸、制造精确程度、液体的流量及性质等因素有关。
6. 简述气蚀现象发生的原因及防止气蚀发生的有效措施。
答：气蚀现象发生的原因是叶轮入口附近处液体的绝对压强等于或低于该液体在工作温度下的饱和蒸气压。
有效措施是通常根据泵的抗气蚀性能，合理地确定泵的安装高度。
7. 简述离心泵有哪些种流量调节方法？常用哪一种？答：流量调节方法有：（1）改变泵出口阀门开度；（2）改变泵的转速； （3）减小叶轮直径。
8. 简述选用离心泵的一般步骤。
答：一般步骤如下：（1）根据输送液体的性质和操作条件，确定离心泵的类型。
（2）确定输送系统的流量Q e 和压头H e 。
（3）选择泵的型号，要求Q ≥Q e ，H ≥H e ，且效率η较高（在高效区）（4）核算泵的轴功率。
（当ρ液>ρ水时）三.计算题1. 某离心泵在转速为1450r/min 下测得流量为65m 3/h ，压头为30m 。
若将转速调至1200r/min ，试估算此时泵的流量和压头。
解：离心泵的转速改变后，泵的性能可按比例定律估算（当转速变化小于20％时，偏差不大）。
若改变前的性能下标为1，改变后的下标为2。
（1） 2121n n Q Q = ，可得h m n n Q Q /8.531450120065.31212=⨯== （2）22121)(n n H H =，可得H 2=m n n H 55.20)14501200(30).(22121=⨯= 2. 如图所示，某车间要将地面敞口贮槽内密度为1120Kg/m 3的溶液送至高位槽内，槽内表压强为3.92×104Pa ，需要的送液量为120 m 3/h ，输送管路为φ140×4.5mm 的钢管，其计算总长度为140m （包括直管长度和所有局部阻力的当量长度），两液面高度差Δz ＝11m ，摩擦系数λ为0.03。
试问能否送用n ＝2900r/min 、Q ＝132m 3/h 、H ＝30m 的离心水泵？3.3的溶液送至高位槽内，槽内表压强为3.92×104Pa ，140×4.5mm 的钢管，其计算总长度为140m Δz ＝11m ，摩擦系数λ为0.03。
试问能否送用n ＝30m 的离心水泵？（溶液性质与水相近） 出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。
然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。
诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。
解：（1Q 、H 进行比较后才能确定能否选用该泵。
在图（2分）中1-1’与2-2’间列 式：2122-+∆+∆+∆=f H gp g u z He ρ（2分） （1） 各量确定：Δz ＝11m ，Δu ＝0，pa p p p 4121092.3⨯=-=∆(表压)s m u /474.2)131.0(43600/1202== （2分） m g u d l l H e f 97.981.92)474.2(131.014003.02.2221=⨯⨯⨯=⨯∑+=-λ （2分） （2） 求He 。
把以上各值代入，可得：m He 54.2497.981.911201092.3114=+⨯⨯+= （1分） （3） 确定能否选用。
输送系统所需的流量Q e ＝120 m 3/h ，压头H e ＝24.54m ，而离心泵能提供的流量Q ＝132 m 3/h>Q e ，提供的压头30m>H e ；且溶液的性质与水相近，故能选用该水泵。
（3分）4. 如图所示的2B31型离心泵装置中，你认为有哪些错误？并说明原因。
图中错误有：1）无底阀，无法灌液且易堵塞；2）安装高度15m 过高，因常压下送水理论上最大的吸上高度为10.33m 而实际由于存在阻力，不可能达到如此高度；3）吸入管径比排出管径小，因流速增大而引起损失能量增大易发生气蚀在现象；4）叶轮反转；无法排液；宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。
若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。
侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。
将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。
亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。
先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。
侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也。
臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。
先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。
后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。
先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。
受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。
今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。
此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。
至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。
愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。
若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。
臣不胜受恩感激。
今当远离，临表涕零，不知所言。
