2011冶金化工原理复习题.doc

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1、2011年冶金工程化工原理复习题绪论1.单元操作三个特点：物理性操作，规律相同，通用性2.单元操作遵循的三定律质量守恒定律---物料衡算；能量守恒定律---能量衡算；动量守恒定律---动量衡算第二章，流体的输送机械解释概念：气缚与汽蚀现象：离心泵开动时如果泵壳内和吸入管路内没有充满液体，它便没有抽吸液体的能力，这是因为空气的密度比液体小得多，随着叶轮旋转所产生的离心力不足以造成吸上液体所需的真空度。像这种原因因泵壳内存在空气而导致吸不上液的现象，称为“气缚”；汽蚀现象：提高泵的安装高度，将导致泵内压力降低，其最

2、低值为叶片间通道入口附近，当这个最低值降至被输送液体的饱和蒸汽压时，将发生沸腾，所产生的蒸汽泡在随液体从入口向外周流动中，又因压力迅速加大而积聚冷凝。使液体以很大速度从周围冲向汽泡中心，产生频率很高，瞬时压力很大的冲击，这种现象称为“汽蚀”；离心泵的轴功率与有效功率：根据泵的压头和流量算出的功率是泵所输出的有效功率，实际测得的轴功率大于有效功率。这是由于通过泵轴所输入的功率有一部分在泵内被损耗。离心泵的轴功率可直接利用效率计算：，式中：-泵的轴功率，W；-泵的压头，m：-泵的流量，m3/s；-液体密度，kg/m

3、3；-效率。泵扬程（或压头）：输送单位重量流体要求由泵提供的机械能。或为使管路系统按要求的流量Q正常运行，所选择的输送机械必须能对单位重量被输送的流体供给足够的机械能。简答题：1.如何确定泵的工作点？泵的工作特性是由泵和管路的特性共同决定的，因此泵的特性曲线与管路的特性曲线的交点，交点是被输送液体管路所需压头与泵向液体提供的压头恰好相等时的流量，该交点即泵的工作点。2.简述汽蚀现象的预防措施？汽蚀现象：提高泵的安装高度将导致泵内压力下降，其最低值为叶片间通道入口附近，当最小值低于液体的饱和蒸汽压时，液体沸腾，蒸

4、气泡随着液体经入口向四周流动，由于压力迅速加大使气泡急剧冷凝，使液体以较大的速度冲向气泡中心，产生频率较高、瞬时压力较大的冲击，这种现象称为汽蚀现象，为预防这种现象的出现，应将泵的安装高度不超过某一定值，使泵内最小压力大于液体饱和蒸汽压。离心泵的汽蚀现象及安装高度的确定方法？汽蚀现象：提高泵的安装高度，将导致泵内压力降低，其最低值为叶片间通道入口附近，当这个最低值降至被输送液体的饱和蒸汽压时，将发生沸腾，所产生的蒸汽泡在随液体从入口向外周流动中，又因压力迅速加大而积聚冷凝。使液体以很大速度从周围冲向汽泡中心，产

5、生频率很高，瞬时压力很大的冲击，这种现象称为“汽蚀”；泵的允许安装高度受最小汽蚀余量或允许吸上真空度的限制，以免发生汽蚀现象（例如：管路压头减去汽蚀余量等于允许安装高度）。三计算题1.确定泵是否满足输送要求。将浓度为95%的硝酸自常压罐输送至常压设备中去，要求输送量为36m3/h, 液体的扬升高度为7m。输送管路由内径为80mm的钢化玻璃管构成，总长为160（包括所有局部阻力的当量长度）。现采用某种型号的耐酸泵，其性能列于本题附表中。问：该泵是否合用？实际的输送量、压头、效率及功率消耗各为多少？Q(L/s)03

6、691215H(m)19.51917.916.514.412h(%)01730424644已知：酸液在输送温度下粘度为1.15´10-3Pa×s；密度为1545kg/m3。摩擦系数可取为0.015。解：（1）对于本题，管路所需要压头通过在储槽液面和常压设备液面之间列柏努利方程求得：式中管内流速：管路压头损失：管路所需要的压头：以（L/s）计的管路所需流量：由附表可以看出，该泵在流量为12L/s时所提供的压头即达到了14.4m，当流量为管路所需要的10L/s，它所提供的压头将会更高于管路所需要的13.06m。因此

7、我们说该泵对于该输送任务是可用的。另一个值得关注的问题是该泵是否在高效区工作。由附表可以看出，该泵的最高效率为46%；流量为10L/s时该泵的效率大约为43%。因此我们说该泵是在高效区工作的。（2）实际的输送量、功率消耗和效率取决于泵的工作点，而工作点由管路物特性和泵的特性共同决定。由柏努利方程可得管路的特性方程为：（其中流量单位为L/s）据此可以计算出各流量下管路所需要的压头，如下表所示：Q(L/s)03691215H(m)77.5459.18111.9115.7220.63据此，可以作出管路的特性曲线和泵的

8、特性曲线，如图所示。两曲线的交点为工作点，其对应的压头为14.8m；流量为11.4L/s；效率0.45；轴功率可计算如下：第三章机械分离与固体流态化滤饼过滤与深层过滤：颗粒的尺寸大多数都比过滤介质的孔道大，固体物积聚于介质表面，形成滤饼。过滤开始时，很小的颗粒也会进入介质的孔道内，部分特别小的颗粒还会通过介质的孔道而不被截留，使滤液仍是混浊的。在滤饼形成之后，他便成为对其后的颗粒其主要