H《化工过程流体机械》第1章概述&第2章泵_总结思考公式习题

《化工过程流体机械》总结、思考、公式、习题（第一、二章）2009.9.30（内容总结）第一章概述§ 1.1 流体机械的定义与分类§ 1.2 流体机械的工程应用§ 1.3 流体机械的技术发展小结：1．流体机械的分类叶片式、容积式；2．流体机械在石油化工行业的应用；3．（化工）过程流体机械。

（内容总结及思考题）第二章泵§ 2.1 离心泵的结构类型2.1.1 离心泵的基本结构2.1.2 离心泵的类型2.1.3 离心泵的典型结构2.1.4 主要零部件小结：1．离心泵的基本结构单级单吸悬臂式；2．离心泵的类型单级、多级；单吸、双吸；水平中开、节段式；3．叶轮开式、闭式。

§ 2.2 离心泵的工作原理2.2.1 离心泵的工作参数2.2.2 离心泵的工作原理2.2.3 叶轮中液体流动规律——速度三角形2.2.4 离心泵基本方程式2.2.5 叶片结构型式对能量转换的影响2.2.6 有限叶片对叶轮能量转换的影响小结：1．工作参数流量Q、扬程H、功率N、效率η等；2．速度三角形速度u、w、c，分速度c u、c r；液流角α、β，叶片安装角βA2等；3．基本方程欧拉方程（表达形式两种、物理意义三项）、理论扬程H T∞、静扬程H pol、动扬程H hyn等；4．叶片结构分析后弯、前弯、径向叶片型（βA2＜＝＞90º）；反作用度ρR∞，βA2极限值βA2min、βA2max等；5．叶片有限影响轴向涡流，β2＜βA2、c u2＜c2∞，滑移系数μ；（叶片有限无损失）理论扬程H T＜H T∞等。

思考题：[2] 4-1．离心泵有哪些性能参数？其中扬程是如何定义的？它的单位是什么？[2] 4-2．试写出表达离心泵理论扬程的欧拉方程式和实际应用的半经验公式。

§ 2.3 离心泵的工作性能2.3.1 离心泵的吸入性能2.3.2 离心泵的特性曲线2.3.3 离心泵的性能换算小结：1．吸入特性汽蚀机理与危害，汽蚀参数（p、NPSH、H S、z g），汽蚀判别、安全条件，汽蚀特性（[NPSH]、[H S]），抗汽蚀措施。

2．特性曲线理论特性（H T∞－Q、N T∞－Q、ηT∞－Q）；泵内损失（流动、流量、机械），效率（水力、容积、机械），实际特性（H－Q、N－Q、η－Q）、特性曲线应用。

3．性能换算相似原理、相似条件，相似定律、比例定律、切割定律、比转数、汽蚀比转数，通用特性，粘度换算。

思考题：[2] 4-3．简述汽蚀现象，并说明汽蚀的危害。

[2] 4-4．何谓有效汽蚀余量？何谓泵必需的汽蚀余量？并写出它们的表达式。

[2] 4-5．试写出泵汽蚀基本方程式。

如何根据该方程式判断泵是否发生汽蚀及严重汽蚀？[2] 4-6．提高离心泵抗汽蚀性能应采取哪些措施？试举例说明之。

[2] 4-7．示意画出离心泵的特性曲线，并说明每种特性曲线各有什么用途？[2] 4-11．两泵流动相似，应具备哪些条件？[2] 4-12．试写出泵的相似定律表达式和叶轮切割定律表达式，并说明它们用途。

[2] 4-13．何谓泵的比转数？比转数有何用途？§ 2.4 其他类型的泵2.4.1 叶片式泵2.4.2 容积式往复泵2.4.3 容积式回转泵2.4.4 射流泵小结：1．工作原理叶片式泵叶轮做功；容积式泵（往复、回转）容积改变；2．性能特点叶片式泵流量与扬程（管路）一般有关；容积式泵（往复、回转）流量与扬程（管路）一般无关；3．损失类型叶片式泵主要流动损失；容积式（往复、回转）主要泄漏损失；4．应用要求容积式泵（齿轮、螺杆）一般可以输送粘性液体；叶片式泵一般不适合输送粘性液体（流动损失较大）。

5．阀门设置（泵内工作阀件，非装置管路调节阀）往复式泵一般设自动进排液阀（间歇输送）；回转式泵（离心式）一般无进排液阀（连续输送）。

思考题：[2] 4-15．有哪些其他类型的泵？试任例举一种类型泵的工作原理和用途。

§ 2.5 泵的运行与调节2.5.1 泵装置特性2.5.2 泵的调节原理与方法2.5.3 泵的不稳定工况2.5.4 轴向力平衡装置2.5.5 轴封装置小结：1．装置特性管路特性、工作点、泵串并联、交汇分支管路；2．调节原理方法调节原理（改变管路特性、泵特性）；调节方法（管路节流、旁路，泵变速、切割）；3．不稳定工况稳定工作点、不稳定工作点；4．轴向力平衡轴向力原因、方向、平衡方法；5．轴封装置。

思考题：[2] 4–8．如何判别泵运行工况的稳定性？在什么条件下泵工作不稳定？是否绝不允许泵在不稳定工况下工作？[2] 4–9．改变泵的运行工况，可采取哪些调节措施？哪种调节措施比较好？[2] 4-10．启动离心泵应如何操作才是正确安全的？§ 2.6 泵的选型与应用2.6.1 泵的高效工作范围2.6.2 泵的系列型谱2.6.3 泵的选用原则2.6.4 泵的选型方法2.6.5 泵的选用实例小结：1．高效范围高效率等效率线、变速切割范围、高效工作范围；2．系列型谱用途、来源、要求；3．选用原则基本要求（工艺、经济、应用），选用要求、选用原则；4．选型方法按类型、介质选型，选型依据、选型步骤；5．选型实例数据、计算、选型、校核。

思考题：[2] 4-14．何谓泵的高效工作区？并画出它的示意图。

[2] 4-17．选用泵应遵循哪些原则？[2] 4-18．简述选用泵的选型步骤。

§ 2.7 离心泵性能实验简介（参考公式及练习题）第二章泵（练习题参考解答）第二章 泵（共19题）1-1 一台离心泵从开口水池内吸水，其装置如题1-1附图所示：安装高度z g ＝4 m ，吸入管直径D 1＝0.1 m ，若泵的流量为34 m 3/h ，吸入管内摩擦阻力系数λ＝0.02，吸入管总当量长度为18 m ，试计算输水时，泵入口处真空表的读数为多少汞柱？其绝对压力为多少水柱？题1-1 附图解：设水面为A ，泵入口为B 。

24B Qc dπ==＝1.2025 m/s22ABl chd gλ==∑0.2656 m由ABAB A B AB h gc c z z gp p H ∑+-+-+-=2)(22ρ，得B p =－42526 Pa （负表压）＝58799 Pa （绝压）＝6.0 m （水柱）1-2 某离心泵输送密度为750 kg/m 3的汽油，实测得泵出口压力表读数为147100 Pa ，入口真空表读为300 mm 汞柱，两表测点的垂直距离为0.5 m ，吸入管与排出管直径相同。

试求以液柱表示的泵的实际扬程。

解：设泵入口为s ，泵出口为d 。

p d ＝147100 Pa （表压），p s ＝300.0 mmHg （负表压）＝39997 Pa （负表压）；z d －z s ＝0.5 m ；c d －c s ＝0（管径相同）22()2d sd sd s p p c c H z z ggρ--=++-=25.955 m1-3 设某离心水泵流量Q ＝0.025 m 3/s ，排出管压力表读数为323730 Pa ，吸入管真空表读数为39240 Pa ，表位差为0.8 m 。

吸入管直径为100 mm ，排出管直径为75 mm 。

电动机功率表读数为12.5 kW ，电动机效率为0.93，泵与电机采用直联。

试计算离心泵的轴功率、有效功率和泵的总效率各为多少？解：设泵入口为s ，泵出口为d 。

p d ＝323730 Pa （表压），p s ＝39240 Pa （负表压）；z d －z s ＝0.8 m ；24s Qc dπ=＝3.1831 m/s ；24d Qc dπ=＝5.6588 m/s22()2d sd sd s p p c c H z z ggρ--=++-＝38.95 m轴功率D D N N η=＝11.625 kW有效功率1000e gQ HN ρ=＝9.5439 kW总效率100e N Nη=⨯％＝82.10％1-4 某输送油品的离心泵装置如题1-4附图所示。

试计算泵需要提供的实际扬程为多少？已知：油品密度为850 kg/m 3；罐内压力p 1＝196133 Pa （绝）；罐内压力p 2＝176479.7 Pa （绝）；z 1＝8 m ；z 2＝14 m ；z 3＝4 m ；吸入管内损失h s ＝1 m ；排出管内损失h d ＝25 m ；经过加热炉时的压降Δp ＝1372930 Pa 。

吸入管与排出管管径相同。

题1-4 附图解：p B －p A ＝p 2－p 1＋Δp ，z B －z A ＝－z 1＋z 2＋z 3，c d －c s ＝0（管径相同），Σh AB ＝h s ＋h d22()2B AB AB A ABp p c c H z z h ggρ--=+-++∑＝198.458 m1-5 有一离心泵叶轮 D 2＝182 mm ，b 2＝7 mm ，βA 2＝30º，τ2＝0.9，D 1＝90 mm ，α＝90º，n ＝1450 r/min ，试求：（1）当理论流量Q T ∞＝7.2 m 3/h 及Q ′T ∞＝28.8 m 3/h 时的c r 2、c ′r 2及H T ∞、H ′T ∞各为多少？ （2）按比例画出出口速度三角形，并定性分析c r 2、c u 2与Q T ∞、H T ∞间的对应变化关系。

解：（1）2260D nu π=＝13.8178 m/s2222T r Q c D b πτ∞=＝0.5552 m/s ；2222TrQ c D b πτ∞''=＝2.2209 m/s2222ctg u r A c u c β∞∞=-＝12.8561 m/s 2222ctg ur A c u c β∞∞''=-＝9.9711 m/s 111cos 0u c c α∞∞==故22112211()T uu uH u c u c u c g g∞∞∞∞=-=＝18.1268 m221TuH u c g∞∞''=＝14.0590 m （2）Q T ∞增加，c r 2增加，c u 2减小，H T ∞减小。

1-6 有一离心泵，叶轮外径D 2＝220 mm ，叶轮出口宽度b 2＝10 mm ，叶片出口角βA 2＝22º，叶片堵塞系数τ2＝0.95，转速n ＝2900 r/min ，理论流量Q T ∞＝0.025 m 3/s ，设液体径向流入叶轮（即α1＝90º），求u 2、w 2∞、c 2∞及α2，并计算叶片无限多时叶轮的理论扬程H T ∞。

解：2260D nu π=＝33.4056 m/s2222T r Q c D b πτ∞=＝3.8075 m/s2222ctg u r A c u c β∞∞=-＝23.9816 m/s222sin r A c w β∞=＝10.1641 m/s1222tgr u c c α-=＝9.0215°222sin r c c α∞=＝24.2820 m/s111cos 0u c c α∞∞==22111()T u u H u c u c g∞∞∞=-＝81.7470 m1-9 某离心泵从样本上查得允许吸上真空度[H s ]＝7 m ，现将该泵安装在海拔600 m 的地区，输水温度为40℃，问修正后的[H s ]′应为多少？解：查表，海拔600 m ，p 'a ＝0.94×105 Pa ； 40℃水的饱和蒸汽压p 'v ＝7.375 kPa ，密度为992.2kg/m 3，[][]10av s s p p H H gρ''-'=+-＝5.9 m1-10 一台离心水泵，输水时泵的允许吸上真空度[H s ]＝5 m 。