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化工原理第二章 流体输送机械习题与思考题解答 轻化0701/0702/化工0703/ 应化0701 DATE \@ M/d/yyyy 3/5/2009 PAGE PAGE 2 第二章 流体输送机械习题与思考题解答 1．用离心泵（转速为2900 r/min）进行性能参数测定实验。在某流量下泵入口真空表和出口压力表的读数分别为60 kPa和220 kPa，两测压口之间垂直距离为0.5 m，泵的轴功率为6.7 kW。泵吸入管和排出管内径均为80 mm，吸入管中流动阻力可表达为（u1为吸入管内水的流速，m/s）。离心泵的安装高度为2.5 m，实验是在20 ℃，98.1 kPa的条件下进行。试计算泵的流量、压头(泵的扬程)和效率。 解：（1）泵的流量 由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式（池中水面为基准面），得到 将有关数据代入上式并整理，得 m/s 则 m3/h=57.61 m3/h (2) 泵的扬程 (3) 泵的效率 =68% 2．用离心泵（转速为2900 r/min）将20 ℃的清水以60 m3/h的流量送至敞口容器。此流量下吸入管路的压头损失和动压头分别为2.4 m和0.61 m。规定泵入口的真空度不能大于64 kPa。泵的必需气蚀余量为3.5 m 解：在水池液面和泵入口截面之间列柏努利方程式（水池液面为基准面），得 即 m 3．用离心泵将真空精馏塔的釜残液送至常压贮罐。塔底液面上的绝对压力为32.5 kPa(即输送温度下溶液的饱和蒸汽压)。已知：吸入管路压头损失为1.46 m，泵的必需气蚀余量为2.3 m，该泵安装在塔内液面下3.0 m处。试核算该泵能否正常操作。 解：泵的允许安装高度为 式中 则 泵的允许安装位置应在塔内液面下4.26m处，实际安装高度为–3.0m，故泵在操作时可能发生气蚀现象。为安全运行，离心泵应再下移1.5 m。 4．用离心泵将水库中的清水送至灌溉渠，两液面维持恒差8.8 m，管内流动在阻力平方区，管路特性方程为 （的单位为m3/s） 单台泵的特性方程为 （Q的单位为m3/s） 试求（a）泵的流量、压头和有效功率。（b）若用两台规格相同的离心泵组合操作，求可能的最大输水量。 解：（a）联立管路和泵的特性方程便可求泵的工作点对应的Q、H，进而计算Ne。 管路特性方程 泵的特性方程 联立两方程，得到 Q=4.52×10–3 m3/s H 则 W=861 W （b）本题旨在比较离心泵的并联和串联的效果。 （1）两台泵的并联 解得： Q=5.54×10–3 m3/s= (2) 两台泵的串联 解得： Q=5.89×10–3 m3/s= 在该条件下，两台泵串联可获得较大的输水量21.2 m3 思考题解答 1、刚安装好的一台离心泵，启动后出口阀已经开至最大，但不见水流出，试分析原因并采取措施使泵正常运行。 答：原因可能有两个： 其一，启动前没灌泵，此时应停泵、灌泵，关闭出口阀后再启动。 其二，吸入管路被堵塞，此情况下应疏通管路后灌泵，关闭出口阀，然后启动泵。 2、用离心泵将20℃的清水从水池送至敞口高位槽。在一定转速下，测得一组数据：流量Q，压头H，泵吸入真空度p1，泵出口压力p2，轴功率N （1）将泵的出口阀开度加大； （2）改送密度ρ’＝1200kg/m3的水溶液（其它性质与水相近）； 答：（1）泵出口阀开度加大，Q加大，H降低，N增加，（p2 -p1）减少； （2）液体密度加大，Q、H不变，N增加，（p2 -p1）增大； 3、一定转速下，用离心泵向密闭高位槽（表压50kPa）输送水溶液（ρ＝1180kg/m3），出口阀门全开时，管路特性方程式为 He=A+BQe2当分别改变如下操作参数时，管路特性方程式中的哪个参数将发生变化： （1）关小泵出口阀； （2）改送清水（密闭高位槽压力仍为50kPa）； （3）将密闭高位槽改为常压。 答：假设改变条件前后流动均在阻力平方区。 （1）关小出口阀，管路局部阻力加大，式中的B变大； （2）改送清水，液体密度减小，Δp/ρ变大，故式中A变大（Δz不变）； （3）高位槽改为常压，Δp＝0，因而式中A变小。