制药工程原理课后答案

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1、习题与思考题第二章　液体搅拌第三章　流体输送设备【例2－1】离心泵特性曲线的测定附图为测定离心泵特性曲线的实验装置，实验中已测出如下一组数据：泵进口处真空表读数p1=2.67×104Pa(真空度)泵出口处压强表读数p2=2.55×105Pa(表压)泵的流量Q=12.5×10－3m3/s功率表测得电动机所消耗功率为6.2kW吸入管直径d1=80mm压出管直径d2=60mm两测压点间垂直距离Z2－Z1=0.5m泵由电动机直接带动，传动效率可视为1，电动机的效率为0.93实验介质为20℃的清水试计算在此流量下泵的压头H、轴功率N和效率η。解：（1）泵的压头在真空表及压强表所在截面1－1与2－2间列柏

2、努利方程：式中Z2－Z1=0.5mp1=－2.67×104Pa（表压）p2=2.55×105Pa（表压）u1=u2=两测压口间的管路很短，其间阻力损失可忽略不计，故H=0.5+=29.88mH2O（2）泵的轴功率功率表测得功率为电动机的输入功率，电动机本身消耗一部分功率，其效率为0.93，于是电动机的输出功率（等于泵的轴功率）为：N=6.2×0.93=5.77kW（3）泵的效率=在实验中，如果改变出口阀门的开度，测出不同流量下的有关数据，计算出相应的H、N和η值，并将这些数据绘于坐标纸上，即得该泵在固定转速下的特性曲线。【例2－2】将20℃的清水从贮水池送至水塔，已知塔内水面高于贮水池水面13

3、m。水塔及贮水池水面恒定不变，且均与大气相通。输水管为φ140×4.5mm的钢管，总长为200m（包括局部阻力的当量长度）。现拟选用4B20型水泵，当转速为2900r/min时，其特性曲线见附图，试分别求泵在运转时的流量、轴功率及效率。摩擦系数λ可按0.02计算。解：求泵运转时的流量、轴功率及效率，实际上是求泵的工作点。即应先根据本题的管路特性在附图上标绘出管路特性曲线。（1）管路特性曲线方程在贮水池水面与水塔水面间列柏努利方程式中ΔZ=13mΔp=0由于离心泵特性曲线中Q的单位为L/s，故输送流量Qe的单位也为L/s，输送管内流速为：=本题的管路特性方程为：He=13+（2）标绘管路特性曲线

4、根据管路特性方程，可计算不同流量所需的压头值，现将计算结果列表如下：Qe/L·s－10481216202428He/m1313.1413.5514.2315.216.4317.9419.72由上表数据可在4B20型水泵的特性曲线图上标绘出管路特性曲线He－Qe。（3）流量、轴功率及效率附图中泵的特性曲线与管路特性曲线的交点就是泵的工作点，从图中点M读得：泵的流量Q=27L/s=97.2m3/h泵的轴功率N=6.6kW泵的效率η=77%【例2－3】选用某台离心泵，从样本上查得其允许吸上真空高度Hs=7.5m，现将该泵安装在海拔高度为500m处，已知吸入管的压头损失为1mH2O，泵入口处动压头为0

5、.2mH2O，夏季平均水温为40℃，问该泵安装在离水面5m高处是否合适？解：使用时的水温及大气压强与实验条件不同，需校正：当水温为40℃时pv=7377Pa在海拔500m处大气压强可查表2-1得Ha=9.74mH2OH's=Hs+（Ha－10）－=7.5+（9.74－10）―（0.75―0.24）=6.73mH2O泵的允许安装高度为：（2-22b）=6.73―0.2―1=5.53m＞5m故泵安装在离水面5m处合用。【例2-4】试选一台能满足Qe=80m3/h、He=180m要求的输水泵，列出其主要性能。并求该泵在实际运行时所需的轴功率和因采用阀门调节流量而多消耗的轴功率。解：（1）泵的型号由于

6、输送的是水，故选用B型水泵。按Qe=80m3/h、He=180m的要求在B型水泵的系列特性曲线图2-15上标出相应的点，该点所在处泵的型号为4B20-2900，故采用4B20型水泵，转速为2900r/min。再从教材附录中查4B20型水泵最高效率点的性能数据：Q=90m3/hH=20mN=6.36kWη=78%Hs=5m（2）泵实际运行时所需的轴功率，即工作点所对应的轴功率。在图2-6的4B20型离心水泵的特性曲线上查得Q=80m3/h时所需的轴功率为N=6kW（3）用阀门调节流量多消耗的轴功率当Q=80m3/h时，由图2-6查得H=1.2m，η=77%。为保证要求的输水量，可采用泵出口管线的

7、阀门调节流量，即关小出口阀门，增大管路的阻力损失，使管路系统所需的压头He也等于21.2m。所以用阀调节流量多消耗的压头为：ΔH=21.2－18=3.2m多消耗的轴功率为：【例2－5】已知空气的最大输送量为14500kg/h。在最大风量下输送系统所需的风压为1600Pa（以风机进口状态计）。风机的入口与温度为40℃，真空度为196Pa的设备连接，试选合适的离心通风机。当地大气压强为93.3×103