化工原理第2章流體輸送機(jī)械

第二章流體輸送機(jī)械【2-1】某離心泵用15℃的水進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，水的體積流量為540m3/h，泵出口壓力表讀數(shù)為350kPa，泵入口真空表讀數(shù)為30kPa。若壓力表與真空表測(cè)壓截面間的垂直距離為350mm，吸入管與壓出管內(nèi)徑分別為350mm及310mm，試求泵的揚(yáng)程。V解15℃995.7kgm3q540m3VpM350kPapV30kPa（表壓）壓力表與真空表測(cè)壓點(diǎn)垂直距離h00.35md10.35m，d2流 uqV540/36001.56m/11d 11 dd uu1 1.99m/ 1 0.312 p u2揚(yáng) Ηh V 350103(30103 (1.99)20.35 0.3538.90.07839.3m【22】原來用于輸送水的離心泵現(xiàn)改為輸送密度為1400kg/m3的水溶液，其他性質(zhì)可視為與水相同。若管路狀況不變，泵前后兩個(gè)開口容器的液面間的高度不變，試說明：(1)泵的壓頭（揚(yáng)程）有無變化；(2)若在泵出口裝一壓力表，其讀數(shù)有無變化；(3)泵的軸功率有無變化。解(1)液體密度增大，離心泵的壓頭（揚(yáng)程）不變。（見教材(2)液體密度增大，則出口壓力表讀數(shù)將增大。(3)增大，則軸功率PqVgH【2-3】某臺(tái)離心泵在轉(zhuǎn)速為1450r/min時(shí)，水的流量為18m3/h，揚(yáng)程為20m(H2O)。試求：(1)泵的有效功率，水的密度為1000kg/m3;(2)若將泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到1250r/min時(shí)，泵的流量與揚(yáng)程將變?yōu)槎嗌伲?(1)已知qV18m/h,H20m水柱，1000kg/ 有效功

qgH

10009.8120 (2)轉(zhuǎn)

1450rmin

轉(zhuǎn) n21250r/ 流 n218125015.5m3/nV Vn1

揚(yáng)

n

1250H220 14.9mHO柱 n n1

1450 4m且維持恒定。已知輸送管路為45mm×2.5mm，在泵出口閥門全開的情況下，0.02H286105q2（qm3/s，H m1200kg/m3的堿液，則離心泵的工作點(diǎn)有何變 解（1）管路特性方程HHkq 其 H0Δzg41039.81k8lΣle0.02 203.23105 d 3.1429.81故管路特性方 H143.23105qV離心泵特性方 H286105qV兩式聯(lián) 286105qV2143.23105qVqV3.89103m3/s，H H0Δz'g412009.81VH12.33.23105qV 286105q212.33.23105q Vq'4.12103m3/s，H'V【2-5】在一化工生產(chǎn)車間，要求用離心泵將冷卻水由貯水池經(jīng)換熱器送到另一敞口高位槽，如習(xí)題2-5附圖所示。已知高位槽液面比貯水池液面高出10m，管內(nèi)徑為75mm，管路總長(zhǎng)（包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度在內(nèi)）400m。流體流動(dòng)處于阻力平方區(qū)，摩擦系數(shù)為0.03。流體流經(jīng)換熱器的局部阻力n2900rminH

特性曲線數(shù)據(jù)見下表 習(xí)題2-5a附Vq/m3 V H/ 試求：(1)管路特性方程；(2)工作點(diǎn)的流量與揚(yáng)程；(3)若采用改變轉(zhuǎn)速的方法，使第(2)問求得的工作點(diǎn)流量調(diào)節(jié)到3.5103m3／s，應(yīng)將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到多少？（參看例2-3解d0.075m,lle400m0.03, 管路特性方 HH HZp10010mH k

d d 29.81 (0.075)5(0.075)4 VH105.02105V管路特性曲線的qVHq/m3V0H/工作點(diǎn)流量 0.0045m3/s，揚(yáng)程H19.8mH 將工作點(diǎn)流量從

0.0045m3/s調(diào)節(jié)到 0.0035m3/s，泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)由2900r/min

0.0035m3/s代入管路特性方程，求得 H105.02105(0.0035)216.1mH V等效率方 HV系 KHC16.1q qV得等效率方 H1.31106Vqq／m30H/0n2900r/min的泵特性曲線與等效率曲線的交點(diǎn)D 0.004m3/s,H21mH 習(xí)題2-5b

0.0035m3/snnqVC29000.00352538r/ D

nDnC10029002538100 轉(zhuǎn)速變化小于20%【2-6】若習(xí)題2-5第2問改為兩臺(tái)泵并聯(lián)操作，管路特性曲線不變，試求泵工作點(diǎn)的流量與揚(yáng)程。 習(xí)題2-6附圖中點(diǎn)A為工作

0.0053m3sH23.7m水柱習(xí)題2-6

習(xí)題2-7【2-7】若習(xí)題2-4第2問改為兩臺(tái)泵串聯(lián)操作，管路特性曲線不變，試求工作點(diǎn)的解2-7附圖中點(diǎn)AqV0.0061msH30.02m3【2-8】用型號(hào)為IS6550125的離心泵，將敞口水槽中的水送出，吸入管路的壓頭損失為4m，當(dāng)?shù)丨h(huán)境大氣的絕對(duì)壓力為98kPa。試求：(1)20℃時(shí)泵的安裝高度，(2)80℃時(shí)泵的安裝高度。解已知環(huán)境大氣壓力p098kPa（絕壓）吸入管Hf4m(H2O)，查得泵的汽蝕余量20℃的水，飽和蒸氣壓pV23.38kPa998.2kg3p (9823.38)Hg

= Vh

24998.220℃水時(shí)，泵的安裝高度Hg80℃的水，飽和蒸氣壓pV47.38kPa971.8kg3p (9847.38)Hg

= Vh

24輸送80℃水時(shí)，泵的安裝高度Hg選泵的允許汽蝕余量為3.0m?，F(xiàn)擬將泵安裝在液面以下2.5m處，問該泵能否正常操作？解p (8572.12)Hg

= Vh

3.01.5850Hg實(shí)＝2.5mHg，說明此泵安裝不當(dāng)，泵不能正常操作，會(huì)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。為保證泵的正常操作，泵應(yīng)至少安裝在液面下方3.5m或更低。習(xí)題2-10【2-10】用離心泵輸送80℃熱水，今提出如下兩種方案（見習(xí)題2-10習(xí)題2-10（包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）相同，離心泵的汽蝕余h2m。試問這兩種流程方案是否能完成輸送任務(wù)？為什么？環(huán)境大氣壓力為101.33kPa。 水在80℃時(shí)飽和蒸氣壓pV47.38kPa，密0971.8kgm3h2mp0p (101.3347.38)Hg

= Vh

971.8

2Hf3.66H第(2)方案的安裝高度Hg7mHg，不能完成輸送任務(wù)。第(1)方案的安裝高度Hg1m若13.66Hf．則Hf4.66m【2-11】用離心泵從江中取水送入貯水池內(nèi)，池中水面高出江面20m，管路長(zhǎng)度（包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）為45m。水溫為20℃，管壁相對(duì)粗糙度=0.001d為20～25m3/h。(1)試選擇適當(dāng)管徑；(2)試選擇一臺(tái)離心泵。 20℃水的998.2kg/m3,1.004103Paslled

25m3/V從教材表1-3中選管路中水的流速u2.5d 0.0595m選公稱直徑65mm的低壓流體輸送用焊接鋼管管徑為75.5mm3.75mmd75.53.75268mm最后計(jì)算流 ud

25/

此流速在表1-4中的1.5～3.0ms揚(yáng) HZg2gH

p0,u20,Z20Redu0.0681.91998.2 ll H 0218 2.68f揚(yáng) H202.6822.68

d 0.0682有效功率

qgH

998.29.8122.681540W1.54 設(shè)泵的效率軸功 PPe=1.54=2.37 選用離心泵IS6550汽蝕余量h2～2.5m。【2-12】有一臺(tái)離心泵的額定流量為16.8m3/h，揚(yáng)程為18m。試問此泵是否能將密度為1060kg/m3，流量為250L/min的液體，從敞口貯槽向上輸送到表壓為30kPa中？敞口貯槽與高位設(shè)備的液位垂直距離為8.5m。管路的管徑為75.5mm3.75mm124m（包括直管長(zhǎng)度與所有管件的當(dāng)量長(zhǎng)度），摩擦系數(shù)為0.03解

250L/min2506015m3/流 uqV15/36001.15m/d

l 壓頭HZ e 8.5 0.068流量與壓頭都略小于額定值，該泵可以用。【2-13】有一臺(tái)雙動(dòng)往復(fù)泵，其活塞的行程為300mm，活塞直徑為180mm，活塞桿直徑為50mm。若活塞每分鐘往復(fù)55次，其理論流量為若干？又實(shí)驗(yàn)測(cè)得此泵在26.5min內(nèi)能使一直徑為3m的圓形貯槽的水位上升2.6m，試求泵的容積效率（即實(shí)際流量/理論 活塞行程S300mm03m，活塞直徑D0.18m，活塞截面積AD2 d005mad2活塞往復(fù)頻 n551／min理論流

018

0 V

322.610693m3

/容積效 qV實(shí)/qV理0.693/0.807【2-14】有一臺(tái)離心式通風(fēng)機(jī)進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，測(cè)得的數(shù)據(jù)如下：空氣溫度為20℃，風(fēng)機(jī)出口的表壓為230Pa，入口的真空度為150Pa，送風(fēng)量為3900m3/h。吸入管與排出管的內(nèi)徑分別為300mm及250mm，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1450r/min，所需軸功率為0.81kW。試求風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓、靜風(fēng)壓及全風(fēng)壓效率。解q3900m3hd0.3m

V吸入管風(fēng) uqV3900/3600

15.3m/11d 11 dd 0.3排出管風(fēng) uu1 22m/ 1 0.252 t20℃p101.325kPa=1.205kgp 進(jìn)口動(dòng)p

1.205出口動(dòng) p 2 d 進(jìn)口靜 ps1150Pa，出口靜 ps2全風(fēng) 靜風(fēng) pstptpd2532292已知軸功 P0.81kW有效功 PptqV5323900

Pe576 【2-15】倉(cāng)庫(kù)里有一臺(tái)離心式通風(fēng)機(jī)，其銘牌上的流量為1.27103m3/h，全風(fēng)壓為1.569kPa?，F(xiàn)想用它輸送密度為1.0kg/m3的氣體，氣體流量為1.27103m3h1.3kPa 通風(fēng)機(jī)銘牌上的風(fēng)量與全風(fēng)壓是在標(biāo)定條件(20℃，101.325kPa)下用空氣測(cè)定的，標(biāo)定條件下空氣的密度為1.2kg/m3?，F(xiàn)在把氣體在操作條件下的流量1.27103m3/h及全風(fēng)壓1.3kPa換算為標(biāo)定條件下的風(fēng)量qV0及全風(fēng)壓pt0。

1.27103 1.058103m3/pt

1.31.2

被輸送氣在標(biāo)定條件下的風(fēng)量及全風(fēng)壓都稍低于通風(fēng)機(jī)銘牌上的風(fēng)量及全風(fēng)壓，該【2-16】有溫度為25℃、流量為60m3/min的空氣，從101kPa壓縮到505kPa（均為絕對(duì)壓力），絕熱指數(shù)為1.4，試求空氣絕熱壓縮后的溫度，并求等溫壓縮和絕熱