南工大化工原理第二章流体输送机械习题解答

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1 《第二章流体输送机械》习题解答

1）某盛有液体的圆筒容器，容器轴心线为铅垂向，液面水平，如附图中虚线所示。当容器以等角速度ω绕容器轴线旋转，液面呈曲面状。试证明：

①液面为旋转抛物面。

②。

③液相内某一点（r，z）的压强。式中ρ为液体密度。

解

题给条件下回旋液相内满足的一般式为

（常量）

取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0,P=P0,∵C=P0

故回旋液体种，一般式为

①

液面为P=P0的等压面

，为旋转抛物面

②

又

即：h0=

∴H=2h0 百度文库 - 让每个人平等地提升自我！

2 ③某一点（r,Z）的压强P:

2）直径0.2m、高0.4m的空心圆桶内盛满水，圆筒定该中心处开有小孔通大气，液面与顶盖内侧面齐平，如附图所示，当圆筒以800rpm转速绕容器轴心线回旋，问：圆筒壁内侧最高点与最低点的液体压强各为多少？

解

取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0,

P=P0 ,∴C=P0

故回旋液体种，一般式为

B点：Z=0,r=R=0.1m,

C点:Z=-0.4m,r=0.1m,

3）以碱液吸收混合器中的CO2的流程如附图所示。已知：塔顶压强为0.45at（表压），碱液槽液面与塔内碱液出口处垂直高度差为10.5m，碱液流量为10m3/h，输液管规格是φ57×3.5mm，管长共45m（包括局部阻力的当量管长），碱液密度，粘度，管壁粗糙度。试求：①输送每千克质量碱液所需轴功，J/kg。②输送碱液所需有效功率，W。

解 ① 百度文库

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,查得

∴

②

4）在离心泵性能测定试验中，以2 泵汲入口处真空度为220mmHg，以孔板流量计及U形压差计测流量，孔板的孔径为35mm，采用汞为指示液，压差计读数，孔流系数，测得轴功率为1.92kW，已知泵的进、出口截面间的垂直高度差为0.2m。求泵的效率η。

解

5）IS65-40-200型离心泵在时的“扬程～流量”数据如下：

V m3/h 7.5 12.5 15

He m 13.2 12.5 11.8 百度文库

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4 用该泵将低位槽的水输至高位槽。输水管终端高于高位槽水面。已知低位槽水面与输水管终端的垂直高度差为4.0m，管长80m（包括局部阻力的当量管长），输水管内径40mm，摩擦系数。试用作图法求工作点流量。

V m3/h 7.5 12.5 15

H’e m 9.60 19.5 26.4

He m 13.2 12.5 11.8

由作图法得，工作点流量V=9.17m3/h

6）IS65-40-200型离心泵在时的“扬程～流量”曲线可近似用如下数学式表达：，式中He为扬程，m，V为流量，m3/h。试按第5题的条件用计算法算出工作点的流量。

[解]

7）某离心泵在时的“扬程～流量”关系可用表示，式中He为扬程，m，V为流量，m3/h。现欲用此型泵输水。已知低位槽水面和输水管终端出水口皆通大气，二者垂直高度差为百度文库 - 让每个人平等地提升自我！

5 8.0m，管长50m（包括局部阻力的当量管长），管内径为40mm，摩擦系数。要求水流量15 m3/h。试问：若采用单泵、二泵并连和二泵串联，何种方案能满足要求？略去出口动能。

8）有两台相同的离心泵，单泵性能为，m，式中V的单位是m3/s。当两泵并联操作，可将6.5 l/s的水从低位槽输至高位槽。两槽皆敞口，两槽水面垂直位差13m。输水管终端淹没于高位水槽水中。问：若二泵改为串联操作，水的流量为多少？

9）承第5题，若泵的转速下降8%，试用作图法画出新的特性曲线，并设管路特性曲线不变，求出转速下降时的工作点流量。

[解] 设原来转速为n，后来转速n’=0.92n,前后各有关参量的关系为：百度文库

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可由原来的（He,V）数据一一对应算出新转速时的（H’e V’）数据，如下表所示：

转速n V m3/h 7.5 12.5 15

He m 13.2 12.5 11.8

转速n’ V’ m3/h 6.9 11.5 13.8

H’e

m 11.17 10.58 9.99

管路特性曲线：

He =4.0+0.0995V2 m ,(V—m3/h),

可作图法得（V,He’’ ）,数据如下：（6.9,8.74）,(11.5,17.16) ,(13.3,22.9)

由作图法得，工作点V=8.8m3/h

10）用离心泵输送水，已知所用泵的特性曲线方程为：。当阀全开时的管路特性曲线方程：（两式中He、He’—m，V—m3/h）。问：①要求流量12m3/h，此泵能否使用？②若靠关小阀的方法满足上述流量要求，求出因关小阀而消耗的轴功率。已知该流量时泵的效率为0.65。

解: (1) He=36－0.02V2

He‘=12＋0.06V2 ∵He=He’，解得V=17.3m3/h 适用

(2) 当V=12m3/h He=360.02122=33.12m，He‘=12＋0.06V2=12＋0.06122=20.64m

11）用离心泵输水。在n = 2900 r/min时的特性为He = 36－0.02V2，阀全开时管路特性为

He’

= 12＋0.06V2 (两式中He、He’--m , V--m3/h)。试求：①泵的最大输水量；②要求输水量为最大输水量的85 %，且采用调速方法，泵的转速为多少？

解：(1) He=360.02V2

He’=12+0.06V2 ∵He=He’，解得V=17.3m3/h

(2) V’=0.85V=14.7m3/h，令调速后转速为n r/min

H’=()2H V’=

泵: (29002/n2)H’=360.02(29002/n2)V’2

H’=36 n2/(29002)0.02V’2 百度文库 - 让每个人平等地提升自我！

7 当V=14.7m3/h

则H’=( n2/29002)360.0214.72

He’=12+0.06V’2 =12+0.0614.72=24.97m

由He=He’，解得n=2616r/min

12)用泵将水从低位槽打进高位槽。两槽皆敞口，液位差55m。管内径158mm。当阀全开时，管长与各局部阻力当量长度之和为1000m。摩擦系数0.031。泵的性能可用He = 131.8－0.384V表示(He--m , V--m3/h)。试问：①要求流量为110m3/h，选用此泵是否合适？②若采用上述泵，转速不变，但以切割叶轮方法满足110m3/h流量要求，以D、D’ 分别表示叶轮切割前后的外径，问D’/D为多少？

解：(1)管路He=H0+KV2

=z+[8(l+le)/(2gd5)]Vs2=55+2.601104Vs2=55+0.00201V2

=55+[80.0311000/(29.810.1585)] Vs2

由He=131.80.384V

He=55+0.00201V2 得V=122.2 m3/h 110 m3/h 适用

(2) H=(D/D’)2H’ V=(D/D’)V’

切削叶轮后：(D/D’)2H’=131.80.384(D/D’)V’

即 H’=(D’/D)2131.80.384(D’/D)V’

V=110 m3/h 时，H’=(D’/D)2131.80.384(D’/D)V’=(D’/D)2131.80.384(D’/D)110

=131.8(D’/D)242.24(D’/D)

He’=55+0.00201V’2 =55+0.002011102=79.32 m ，由He’=H’，解得D’/D=0.952

13）某离心泵输水流程如附图示。泵的特性曲线方程为：He=427.8104V2 (He--m ,

V--m3/s)。图示的p为1kgf/cm2(表)。流量为12 L/s时管内水流已进入阻力平方区。若用此泵改输=1200kg/m3的碱液, 阀开启度、管路、液位差及P值不变，求碱液流量和离心泵的有效功率。

习题13 附图百度文库 - 让每个人平等地提升自我！

8 解：p=1kgf/cm2=9.807104Pa V=12L/s=0.012m3/s

管路He’=H0+KV2=10+(9.807104)/(9.8071000)+KV2=20+K0.0122

He=427.81040.0122=30.77 m ∵He=He’K=7.48104

∵改输碱液阀门开度、管路不变 K=7.48104 不变

管路: He’=z+p/(g)+KV2=10+9.81104/(9.811200)+7.48104V2

=18.33+7.48104V2

泵 He=427.8104V2 ∵He=He’ ，解得：V=0.0124m3/s

∵He=427.8104V2=427.81040.01242=30.0 m

Ne= HegV=30.09.810.01241200=4.38103W

14)某离心泵输水，其转速为2900r/min，已知在本题涉及的范围内泵的特性曲线可用方程He = 360.02V来表示。泵出口阀全开时管路特性曲线方程为： He’ = 12 + 0.05V2(两式中He、He’m，Vm3/h)。①求泵的最大输水量。②当要求水量为最大输水量的85 %时，若采用库存的另一台基本型号与上述泵相同，但叶轮经切削5 %的泵，需如何调整转速才能满足此流量要求？

解：(1)由He=360.02V

He’=12+0.05V2 令He=He’ 解得V=21.71m3/h

(2)D’/D=0.95 V’=0.85V=0.8521.71=18.45m3/h

另一泵：He=360.9520.020.95V=32.490.019V

调整转速后：He=32.49(n/2900)20.019(n/2900)V

=32.49(n/2900)20.019(n/2900) 18.45

=32.49(n/2900)20.351(n/2900)

化工原理第二章流体输送设备

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化工原理 -第二章 -流体输送设备

一、选择题

1、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（）。 A

A. 气缚现象； B. 汽蚀现象；

C. 汽化现象； D. 气浮现象。

2、离心泵最常用的调节方法是（）。 B

A. 改变吸入管路中阀门开度； B. 改变压出管路中阀门的开度； C. 安置回流支路，改变循环量的大小； D. 车削离心泵的叶轮。

3、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后获得的（）。B

A. 包括内能在内的总能量； B. 机械能； C. 压能； D. 位能（即实际的升扬高度）。

4、离心泵的扬程是（）。 D

A. 实际的升扬高度； B. 泵的吸液高度； C. 液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度

D. 单位重量液体出泵和进泵的机械能差值。

5、某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指

示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因（）。 C

A. 水温太高； B. 真空计坏了； C. 吸入管路堵塞； D. 排出管路堵塞。

6、为避免发生气蚀现象，应使离心泵内的最低压力（）输送温度下液体的饱和蒸汽压。

A. 大于； B. 小于； C. 等于。

7、流量调节，离心泵常用（），往复泵常用（）。 A； C

A. 出口阀 B. 进口阀 C. 旁路阀

8、欲送润滑油到高压压缩机的气缸中，应采用（）。输送大流量，低粘度的液体应采用（）。 C； A

A. 离心泵； B. 往复泵； C. 齿轮泵。

9、 1m3 气体经风机所获得能量，称为（）。 A

A. 全风压； B. 静风压； C. 扬程。

10、往复泵在启动之前，必须将出口阀（）。 A

A. 打开； B. 关闭； C. 半开。

11、用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是（）。

化工原理(第四版)习题解第二章流体输送机械

23 / 10 第二章流体输送机械

离心泵特性

【2-1】某离心泵用15℃水进行性能实验，水体积流量为540m3/h，泵出口压力表读数为350kPa，泵入口真空表读数为30kPa。若压力表及真空表测压截面间垂直距离为350mm，吸入管及压出管内径分别为350mm及310 mm，试求泵扬程。

解水在15℃时./39957kgm，流量/Vqmh3540

压力表350MpkPa，真空表30VpkPa（表压）

压力表及真空表测压点垂直距离00.35hm

管径..12035031dmdm，

流速

/ ./(.)1221540360015603544Vqumsd

. ../.221212035156199031duumsd

扬程 222102MVppuuΗhρgg

()(.)(.)....332235010301019915603599579812981

....m0353890078393 水柱

【2-2】原来用于输送水离心泵现改为输送密度为1400kg/m3水溶液，其他性质可视为及水相同。若管路状况不变，泵前后两个开口容器液面间高度不变，试说明：(1)泵压头（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)泵轴功率有无变化。

解 (1)液体密度增大，离心泵压头（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，则轴功率将增大。

【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min时，水流量为18m3/h，扬程为20m(H2O)。试求：(1)泵有效功率，水密度为1000kg/m3; (2)若将泵转速调节到1250r/min时，泵流量及扬程将变为多少？

化工原理第二章泵习答案

40 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

z1+u12/2g+p1/ρg+H=z2+p2/ρg+u22/2g+Hf

u1=u2, z2-z1=0.4m, hf =0

p1=-185×133.3=-24660.5(N/m2), p2=1.55×9.81×104 =1.52×105 (N/m2)

∴ H=0.4+(1.52+0.2466)/(1000×9.81)×105 =18.41(mH2O)

Ne=QHρg=(26/3600)×18.41×1000×9.81=1.3(kw)

 η=Ne/N=1.3/2.45=53.2％

3.解:

(1)流量,扬程均够,电机功率不够.

因为:有效功率N=HQPg=15×(38/3600)×1800×9.81=2.8(kw)

如效率仍按0.8考虑,则轴功率Ne为:N e =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)1/2=2900(25/15)1/2 =3741(转/分)

Q'=Q(n'/n)=39.6×1.29=51.1(m3/h)

N'=N(n'/n)3=2.02(3741/2900)3=4.34(kw)

转速提高到3741r/min,电机功率大于4.34kw即可.