新版化工原理习题答案(02)第二章 流体输送机械

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1、第二章流体输送机械1．用离心油泵将甲地油罐的油品送到乙地油罐。管路情况如本题附图所示。启动泵之前A、C两压力表的读数相等。启动离心泵并将出口阀调至某开度时，输油量为39m3/h，此时泵的压头为38m。已知输油管内径为100mm，摩擦系数为0.02；油品密度为810kg/m3。试求（1）管路特性方程；（2）输油管线的总长度（包括所有局部阻力当量长度）。习题1附图解：（1）管路特性方程甲、乙两地油罐液面分别取作1-1’与2-2’截面，以水平管轴线为基准面，在两截面之间列柏努利方程，得到由于启动离心泵之前pA=pC,于是=0则又mh2/m5=2.5×10–2

2、h2/m5则（qe的单位为m3/h）（2）输油管线总长度m/s=1.38m/s于是m=1960m2．用离心泵（转速为2900r/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60kPa和220kPa，两测压口之间垂直距离为0.5m，泵的轴功率为6.7kW。泵吸入管和排出管内径均为80mm，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2.5m，实验是在620℃，98.1kPa的条件下进行。试计算泵的流量、压头和效率。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

3、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=57.61m3/h(2)泵的扬程(3)泵的效率=68%在指定转速下，泵的性能参数为：q=57.61m3/hH=29.04mP=6.7kWη=68%3．对于习题2的实验装置，若分别改变如下参数，试求新操作条件下泵的流量、压头和轴功率（假如泵的效率保持不变）。（1）改送密度为1220kg/m3的果汁（其他性质与水相近）；（2）泵的转速降至2610r/min。解：由习题2求得：q=57.61m3/hH=29.04mP=6.7kW（1）改送果汁改送果汁后，q，H不变，P随ρ加大而增加，即(2)降低

4、泵的转速根据比例定律，降低转速后有关参数为4．用离心泵（转速为2900r/min）将20℃的清水以60m3/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2.4m和0.61m。规定泵入口的真空度不能大于64kPa。泵的必需气蚀余量为3.5m。试求（1）泵的安装高度（当地大气压为100kPa）；（2）若改送55℃的清水，泵的安装高度是否合适。6解：(1)泵的安装高度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（2）输送55℃清水的允许安装高度55℃清水的密度为985.7kg/m3，饱和蒸汽压为15.733kPa则=

5、m=2.31m原安装高度（3.51m）需下降1.5m才能不发生气蚀现象。5．对于习题4的输送任务，若选用3B57型水泵，其操作条件下（55℃清水）的允许吸上真空度为5.3m，试确定离心泵的安装高度。解：为确保泵的安全运行，应以55℃热水为基准确定安装高度。泵的安装高度为2.0m。6．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32.5kPa(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1.46m，泵的必需气蚀余量为2.3m，该泵安装在塔内液面下3.0m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

6、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1.5m。7．在指定转速下，用20℃的清水对离心泵进行性能测试，测得q～H数据如本题附表所示。习题7附表1q(m3/min)00.10.20.30.40.5H/m37.238.03734.531.828.5在实验范围内，摩擦系数变化不大，管路特性方程为（qe的单位为m3/min）试确定此管路中的q、H和P(η=81%)6习题7附图qe～HeMq～H解：该题是用作图法确定泵的工作点。由题给实验数据作出q～H曲线。同时计算出对应流量下管路所要求的

7、He，在同一坐标图中作qe～He曲线，如本题附图所示。两曲线的交点M即泵在此管路中的工作点，由图读得q=0.455m3/min，H=29.0m，则习题7附图q/(m3/min)kW=2.66kW习题7附表2qe/(m3/min)00.10.20.30.40.5He/m12.012.815.219.224.832.0注意：在低流量时，q～H曲线出现峰值。8．用离心泵将水库中的清水送至灌溉渠，两液面维持恒差8.8m，管内流动在阻力平方区，管路特性方程为（qe的单位为m3/s）单台泵的特性方程为（q的单位为m3/s）试求泵的流量、压头和有效功率。解：联立管路

8、和泵的特性方程便可求泵的工作点对应的q、H，进而计算Pe。管路特性方程泵的特性方程联立两方程，