化工原理分章試題與解答第二章

1、第二章一：概念題1、屬于正位移泵型式，除往復(fù)泵外還有,等型式。答：計(jì)量泵、螺桿泵、齒輪泵2、產(chǎn)生離心泵氣縛現(xiàn)象的原因是,避免產(chǎn)生氣縛的方法有0答：泵內(nèi)灌入空氣，液體密度降低；在泵密封嚴(yán)密的情況下，灌泵排出空氣3、造成離心泵氣蝕的原因是,增加離心泵允許安裝高度Hg的措施是和。答：葉輪附近某處的最低壓強(qiáng)小于等于被輸送液體在輸送溫度下的飽和蒸汽壓增大吸入管路的管徑，減少不必要的管件和閥門。4、用同一離心泵分別輸送密度為p1及p2=1.2p1的兩種液體，已知兩者的體積V相等，則He2He，Ne2Ne1。答.He?=Hs,Ne2=1.2Ne15、離心通風(fēng)機(jī)輸送p=1.2kg/m3空氣時，流量為6000m

2、3/h,全風(fēng)壓為240mmH2。,若用來輸送p/=1.4kg/m3的氣體，流量仍為6000m3/h,全風(fēng)壓為mmH2。o1.4Ht=Ht=240-280mmH2O解：1.21.26、離心泵的流量調(diào)節(jié)閥安裝在離心泵管路上，關(guān)小出口閥門后，真空表讀數(shù),壓力表讀數(shù)0解：出口，下降，上升。在貯槽液面1-1與泵的真空表所在截面2-2間列伯努利方程222UiPiU2P21lNU2gZ1gZ212：”22：d22P1-P2”/1u2=gZ2('-1)d2p1-p2關(guān)小出口閥門，重下降，P下降，即真空表讀數(shù)下降。同理，在壓力表所在截面3-3與貯槽液面1-1問列伯努利方程。22gZ3 3 畢= gZ02

3、 l3 0 U0一一.2=gZ3(d-1)u1p3-p0關(guān)小出口閥門，入增大，P上升，即壓力表讀數(shù)上升。7、兩敞口容器間用離心泵輸水，已知轉(zhuǎn)速為n1時，泵流量Q=100l/s,揚(yáng)程H1=16m,轉(zhuǎn)速為n2時，Q2=1201/s,H2=20m。則兩容器垂直距離=m。2解：He=K+BQ代入已知數(shù)據(jù)得：16=KB0.1220=KB0.122解得：B=909.1,K=6.91K=Z3=6.91,華=0.：Z=6.91m七,：g8、若離心泵入口處真空表讀數(shù)為700mmHg。當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01.33kPa則輸送42c水時（飽和蒸汽壓為8.2kPai）泵內(nèi)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。答：會9、用離心泵向高壓容器輸送液體

4、，現(xiàn)將高壓容器的壓強(qiáng)降低，其它條件不變,則該泵輸送液體的流量,軸功率。答：加大，加大2_P2He二KBQ=2-BQ管路的特性方程為：g高壓容器的壓強(qiáng)降低，如下降，K降低，所以改變前后的操作點(diǎn)如圖：Q Q'所以流量加大。又根據(jù)泵的特性曲線知，當(dāng)流量加大時，泵的軸功率增加。10 .用離心泵將水池中水送至常壓水塔，若在離心泵正常操作范圍內(nèi)，將出口閥開大，則流量qv,揚(yáng)程He,管路總阻力損失ZHf,軸功率P（變大、變小、不變、不確定）。答：變大，變小，不變，變大11 .圖示管路用泵將江水送上敞口容器。若在送水過程中江水水位上升，流量（變大、變?。，F(xiàn)欲維持原流量不變，則出口閥應(yīng)作如何調(diào)節(jié)？&l

5、t;試比較調(diào)節(jié)前后泵的揚(yáng)程（變大、變小、不變）。答：變大，關(guān)小出口閥，變大在江水水面和容器液面問列伯努利方程精選范本，供參考!22u0pau1pa一gZoWe=gZi,'、Hf2:g2DgHf=We-gZ江水液面上升，AZ下降，則流量變大。由于泵的特性曲線中，揚(yáng)程隨泵的流量的增加而減小，故調(diào)節(jié)后泵的揚(yáng)程大于調(diào)節(jié)前。12.圖示管路，泵在輸送密度為P的液體時，流量為qv，現(xiàn)若改為輸送密度為P液體，（已知PMP）,則流量為qv。i）p2<r時，qvqv,He2）P2=Pi時，qvqv,He答：1）大于，小于，大于2）等于，等于，小于在兩容器液間何列伯努利方程22gZ°+U：+

6、胃十We=gZ#:+口22Pg2Pg工Hf=We+P1%P2-gZP2<Pi時，P'<P,ZHf變大試比較：He,PPe(>,<,=)；He,甩Pe(>,<,=)。一>i一/78/77/+£Hf,故流里變大；由泵的特性曲線知，揚(yáng)程變小，軸功率變大。P2=Pl時，P'<P,£Hf不變，故流量不變，由泵的特性曲線知，揚(yáng)程不變，軸功率Ne=HQPg,變小。313 .如圖所示循環(huán)管路，離心泵輸送密度為P=850kg/m的某有機(jī)液體，試問：1）若池中液面上升，則：流量qv，揚(yáng)程He，真空表讀數(shù)P1，壓力表讀數(shù)P2；2）若

7、離心泵輸送的液體為水，則：流量胡，揚(yáng)程He，真空表讀數(shù)P1，壓力表讀數(shù)P2；3）若將泵的轉(zhuǎn)速提高，則離心泵的流量qV,揚(yáng)程He,效率"（變大、變小、不變、不確定）答：1）不變，不變，變小，變大2)不變，不變，變大，變大，變大。3)變大，變大，不變1)池內(nèi)水面上升，泵的特性曲線與管路的特性曲線均未變化，故工作點(diǎn)的流速u不變,Z2變小，壓力表讀數(shù)變大。位置不變，所以，流量及揚(yáng)程不變在池面與真空表所在截面1-1之間列伯努利方程，得:2pa=Zi0Hf0J:g2g:g，ppI一二leu；-pa-p1=Z1(e)-1-真空表讀數(shù)為：gd2g流速u不變，Zi變小，故真空表讀數(shù)變小。同理，在壓力表

8、所在截面2-2與池面間列伯努利方程得f,2.0p2-pa%_0%Ieu2二(1-1)-Z2壓力表讀數(shù):gd2g2同時，由于水的密度大于有機(jī)液體的密度，故真空表讀數(shù)和壓力表讀數(shù)均變大。3）泵的轉(zhuǎn)速提高，則離心泵的特性曲線變化，流量變大，揚(yáng)程變大，效率不變。2）若輸送的液體變?yōu)樗苈返奶匦郧€及泵的特性曲線均不變，故泵的工作點(diǎn)的位置不變，流量及揚(yáng)程不變。由于水的密度大于有機(jī)液體的密度，所以軸功率變大14 .離心泵輸送管路，單泵操作時流量為qV,揚(yáng)程為Heo現(xiàn)另有一臺型號相同的泵，在管路狀態(tài)不變條件下，將泵串聯(lián)時輸送流量為qV,揚(yáng)程為He,將泵并聯(lián)時輸送流量為qV,揚(yáng)程為He,則：A)qV=qv,

9、He=2He；qV=2qv,H=HeB）qV>qv,HeaHe；qV>qv,HeHeC）qV=2qv,He=He；qV=qv,He'=2HeD）視管路狀態(tài)而定；答：B15 .試按下表討論離心泵與往復(fù)泵的使用、調(diào)節(jié)和操作三方面有何不同離心泵往復(fù)泉壓頭由泵與管路共同決定由管路決定8M:由泵與管路共同決定由泵決定改變管路閥門調(diào)節(jié)支路調(diào)節(jié)改變泵改義轉(zhuǎn)速改變活塞頻率與行程啟動出口閥關(guān)閉閥門開啟一、問答題1 .采用離心泵從地下貯槽中抽送原料液體，原本操作正常的離心泵本身完好，但無法泵送液體，試分析導(dǎo)致故障的可能原因有哪些？答：可能的原因：（1）槽內(nèi)液面下降；（2）吸入管堵塞；（3）液體

10、溫度上升；（4）容器內(nèi)壓強(qiáng)下降；（5）入口側(cè)漏氣。2 .離心泵的特性曲線HQ與管路的特性曲線He-Qe有何不同？二者的交點(diǎn)意味著什么？答：將離心泵的基本性能參數(shù)之間的關(guān)系描繪成圖線稱為離心泵的特性曲線。這里討論的是其中的一條HQ曲線。它表明轉(zhuǎn)速一定時，離心泵的流量和該流量下泵的能提供的壓頭即做功本領(lǐng)之間的對應(yīng)關(guān)系。該曲線由生產(chǎn)廠家測定并提供，是泵本身固有的特性，它只與泵自身的結(jié)構(gòu)（如葉片彎曲情況、葉輪直徑等）、轉(zhuǎn)速有關(guān)，而與其所在的管路及其他外界條件無關(guān)。所以離心泵的特性曲線圖只須注明型號、轉(zhuǎn)速即可。二者的交點(diǎn)M稱為泵在該管路上的工作點(diǎn)。意味著它所對應(yīng)的流量和壓頭，既能滿足管路系統(tǒng)的要求，又能

11、為離心泵所提供，即Q=Qe,H=He。換言之,M點(diǎn)反映了某離心泵與某一特定管路相連接時的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。離心泵只能在這一點(diǎn)工作。3、如圖，假設(shè)泵不在M點(diǎn)工作，而在A、B點(diǎn)工作時，會發(fā)生什么情況？答：假設(shè)泵工作不在M點(diǎn)工作，而在A點(diǎn)工作時，在A點(diǎn)所對應(yīng)的流量Qa''下，管路所需要的壓頭為HA,而該流量下泵所提供的壓頭為HAoHA>HA,說明液體的壓頭（泵給予單位重量流體的有效能量）有富裕，此富裕壓頭將促使液體加大流速，流量由Qa變至UQm,即在M點(diǎn)達(dá)到平衡。'反之,如果泵在B點(diǎn)工作，則在QB流量下泵所產(chǎn)生的壓頭Hb小于液體通.'.過該管路時所需要的壓頭HB,即HB

12、<HB。由于液體所需的有效能量不能滿足，只能靠減少流速在M點(diǎn)達(dá)到平衡，屆時流量從Qb減至Qm。三、計(jì)算題1.用離心泵向密閉高位槽送料，流程如圖所示。在特定轉(zhuǎn)速下，泵的特性方程為:42cH=42-7.56父1。Q（Q的單包為m3/s）3,當(dāng)水在管內(nèi)的流量Q=0.01m/s時，流動進(jìn)入阻力平方區(qū)。3、現(xiàn)改送密度P=1200kg/m的水溶液（其它性質(zhì)和水相近）時，密閉容器內(nèi)維持表壓118kPa不變，試求輸送溶液時的流量和有效功率。解：本題條件下，泵的特性方程和特性曲線不變，而當(dāng)流動在阻力平方區(qū)時，管路特性方程中的比例系數(shù)B值保持恒定，在維持密閉高位槽表壓不變的情況下,隨被輸送液體密度加大，管路

13、特性方程中的K（=AZ+4p/Pg）值變小，因而管路特性曲線向下平移，從而導(dǎo)致泵的工作點(diǎn)向流量加大方向移動。輸送清水時，管路特性方程為：.一,2He=：Zp/gBQe將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式得：3BQ2_ _ 2=24 BQe=12.1181010009.807此式與泵的特性方程聯(lián)解以確定B值:42-7.56104(0.01)2=24B(0.01)2解得:當(dāng)輸送溶液時，B值不變，管路特性方程變?yōu)椋?-/-3He=1211810IMi05(Qe)212009.807=221.044105(Qe)2此方程與泵的特性方程聯(lián)解，便可求出改送溶液時的流量，即：42-7.56104(Q)2=221.044105

14、(Qe)23.解得：Q=0.01054m/s4_,_2所以：H-42-7.561040.010542-33.6m泵的有效功率為：Ne=HQD/102=33.60.010541200/102=4.17kW由上面的計(jì)算可知，當(dāng)泵上下游兩容器的壓強(qiáng)差不為零時，被輸送液體密度的變化必引起管路特性曲線的改變，從而導(dǎo)致泵工作點(diǎn)的移動。在本題條件下，密度加大，使泵的流量加大，壓頭下降，功率上升。2.用離心泵將池內(nèi)水送至灌溉渠，起始兩液面位差為10m,管路系統(tǒng)的壓頭損失可表示為Hf=0.6X106Qe2(Qe的單位為m3/s);在特定轉(zhuǎn)速下泵的特性方程為：H=26-0.4X106Q2(Q的單位為m3/s)。池

15、面的面積為100m2,試求：31) .右兩披面包止，則水的流量為右干m/h?2) .若灌溉渠內(nèi)液面包定，而池內(nèi)液面不斷下降，則液面下降2m,所需的時間為若干h?解：當(dāng)兩液面包定時，流動為定態(tài)，此時只要聯(lián)立管路特性方程與泵的特性方程便可求得流量；當(dāng)池內(nèi)液面不斷下降時為非定態(tài)流動，需通過微分物料衡算和瞬問柏努利方程求解所需時間。1 .兩液面恒定的流量在池面與渠面之間列伯努利方程式可得到管路特性方程為：He=100.6106Q2泵的特性方程為：H=26-0.4106Q2聯(lián)解兩方程，解得流量為：Q=410J3m3/s=14.4m3/h2 .液面下降2m所需的時間設(shè)輸送開始后的某一時刻，池內(nèi)液面下降hm

16、,流量為Qm3/so在d8s時間內(nèi),液面下降dhm,則物料衡算式為：100dh=Qdi或du-100dh/Q在9時刻，管路特性方程為：He=(10h)0.6106Qe泵的特性方程仍保持不變，即：H=26-0.4106Q2在泵的工作點(diǎn)處26-0.4106Q2=10h0.6106Q2Q=(16-h)1/2/103d1-105dh/(16-h)1/2令x=16h,貝U:dh=dx當(dāng)h=0時，xi=16；當(dāng)h=2時，xi=14:6=-105rx/2dx=2x105jX16=51760s=14.35h-x1|143.某管路安裝一臺IS80-50-200型水泵，將水池中的水送至高度為10m、表壓為9.81

17、xi04Pa的密閉容器內(nèi)，管內(nèi)流量為16.7X10-3m3/so試求1）管路特性曲線（假定管內(nèi)流動已進(jìn)入阻力平方區(qū)）及輸送每千克水消耗的能量。2）若將閥門關(guān)小，使管內(nèi)流量減小25%,管路特性曲線（假定管內(nèi)流動位于阻力平方區(qū)）有何變化？此時輸送每千克水需消耗多少能量？與原管路相比，在此流量下輸送每千克水額外消耗的理論功為多少？（已知：當(dāng)Qv=16.7X10-3m3/s,泵的壓頭為He=47m,泵的效率為71%:當(dāng)Qv=12.5X10-3m3/s,泵的壓頭為He=51.4m；泵的效率為66.3%）解：當(dāng)Qv=16.7x10-3m3/s,泵的壓頭為He=47m；則管路的特性方程的系數(shù)B可求出。He=KBQe='Z也BQ：;g49.81104J32=10-B（1.6710）=4710009.814B=9.6810442管路的特性方程為：He=209.6810Qe在此流量下，輸送每千克水所消耗的能量為：gHe9.8147W=e=690.8J/kg0.71（2）關(guān)小閥門后管路的流量為：一._3_33Qe=16.710(1-0.25)=12.510m3/s則關(guān)小閥門后管路特性曲線方程的系數(shù)為He - KQe2一一 一 5= 2.01 1051.4-20Z3-2(12.510)52管路特性曲線方程為：He=202.0110Qe此時