南工大化工原理《第二章流体输送机械》习题解答Word格式文档下载.docx
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③某一点（r,Z）的压强P:
2）直径0.2m、高0.4m的空心圆桶内盛满水，圆筒定该中心处开有小孔通大气，液面与顶盖内侧面齐平，如附图所示，当圆筒以800rpm转速绕容器轴心线回旋，问：
圆筒壁内侧最高点与最低点的液体压强各为多少？
取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0,
P=P0
∴C=P0
故回旋液体种，一般式为
B点：
Z=0,r=R=0.1m,
C点:
Z=-0.4m,r=0.1m,
3）以碱液吸收混合器中的CO2的流程如附图所示。
已知：
塔顶压强为0.45at（表压），碱液槽液面与塔内碱液出口处垂直高度差为10.5m，碱液流量为10m3/h，输液管规格是φ57×
3.5mm，管长共45m（包括局部阻力的当量管长），碱液密度
，粘度
，管壁粗糙度
试求：
①输送每千克质量碱液所需轴功，J/kg。
②输送碱液所需有效功率，W。
①
查得
∴
4）在离心泵性能测定试验中，以2泵汲入口处真空度为220mmHg，以孔板流量计及U形压差计测流量，孔板的孔径为35mm，采用汞为指示液，压差计读数
，孔流系数
，测得轴功率为1.92kW，已知泵的进、出口截面间的垂直高度差为0.2m。
求泵的效率η。
5）IS65-40-200型离心泵在
时的“扬程～流量”数据如下：
V
m3/h
7.5
12.5
15
He
m
13.2
11.8
用该泵将低位槽的水输至高位槽。
输水管终端高于高位槽水面。
已知低位槽水面与输水管终端的垂直高度差为4.0m，管长80m（包括局部阻力的当量管长），输水管内径40mm，摩擦系数
试用作图法求工作点流量。
m3/h
H’e
m
9.60
19.5
26.4
由作图法得，工作点流量V=9.17m3/h
6）IS65-40-200型离心泵在
时的“扬程～流量”曲线可近似用如下数学式表达：
，式中He为扬程，m，V为流量，m3/h。
试按第5题的条件用计算法算出工作点的流量。
[解]
7）某离心泵在
时的“扬程～流量”关系可用
表示，式中He为扬程，m，V为流量，m3/h。
现欲用此型泵输水。
已知低位槽水面和输水管终端出水口皆通大气，二者垂直高度差为8.0m，管长50m（包括局部阻力的当量管长），管内径为40mm，摩擦系数
要求水流量15m3/h。
试问：
若采用单泵、二泵并连和二泵串联，何种方案能满足要求？
略去出口动能。
8）有两台相同的离心泵，单泵性能为
，m，式中V的单位是m3/s。
当两泵并联操作，可将6.5l/s的水从低位槽输至高位槽。
两槽皆敞口，两槽水面垂直位差13m。
输水管终端淹没于高位水槽水中。
问：
若二泵改为串联操作，水的流量为多少？
9）承第5题，若泵的转速下降8%，试用作图法画出新的特性曲线，并设管路特性曲线不变，求出转速下降时的工作点流量。
设原来转速为n，后来转速n’=0.92n,前后各有关参量的关系为：
可由原来的（He,V）数据一一对应算出新转速时的（H’e
V’）数据
，如下表所示：
转速n
Vm3/h
转速n’
V’
6.9
11.5
13.8
11.17
10.58
9.99
管路特性曲线：
=4.0+0.0995V2
m
（V—m3/h）,
可作图法得（V,He’’
）,数据如下：
（6.9,8.74）,（11.5,17.16）,（13.3,22.9）
由作图法得，工作点V=8.8m3/h
10）用离心泵输送水，已知所用泵的特性曲线方程为：
当阀全开时的管路特性曲线方程：
（两式中He、He’—m，V—m3/h）。
①要求流量12m3/h，此泵能否使用？
②若靠关小阀的方法满足上述流量要求，求出因关小阀而消耗的轴功率。
已知该流量时泵的效率为0.65。
解:
（1）He=36－0.02V2
He‘=12＋0.06V2
∵He=He’，解得V=17.3m3/h
∴适用
（2）当V=12m3/h
∴He=36-0.02⨯122=33.12m，He‘=12＋0.06V2=12＋0.06⨯122=20.64m
11）用离心泵输水。
在n=2900r/min时的特性为He=36－0.02V2，阀全开时管路特性为He’
=12＋0.06V2
（两式中He、He’--m,V--m3/h）。
①泵的最大输水量；
②要求输水量为最大输水量的85%，且采用调速方法，泵的转速为多少？
解：
（1）
He=36-0.02V2
He’=12+0.06V2
∵He=He’，解得V=17.3m3/h
（2）
V’=0.85V=14.7m3/h，令调速后转速为n
r/min
H’=（
）2H
V’=
∴泵:
（29002/n2）H’=36-0.02⨯（29002/n2）V’2
∴H’=36⨯
n2/（29002）-0.02V’2
当V=14.7m3/h
则H’=（n2/29002）⨯36-0.02⨯14.72
He’=12+0.06V’2
=12+0.06⨯14.72=24.97m
由He=He’，解得n=2616r/min
12）用泵将水从低位槽打进高位槽。
两槽皆敞口，液位差55m。
管内径158mm。
当阀全开时，管长与各局部阻力当量长度之和为1000m。
摩擦系数0.031。
泵的性能可用He=131.8－0.384V表示（He--m,V--m3/h）。
①要求流量为110m3/h，选用此泵是否合适？
②若采用上述泵，转速不变，但以切割叶轮方法满足110m3/h流量要求，以D、D’
分别表示叶轮切割前后的外径，问D’/D为多少？
（1）管路He=H0+KV2
=∆z+[8λ（l+∑le）/（π2gd5）]Vs2=55+2.601⨯104Vs2=55+0.00201V2
=55+[8⨯0.031⨯1000/（π2⨯9.81⨯0.1585）]Vs2
由He=131.8-0.384V
He=55+0.00201V2
得V=122.2m3/h
>
110m3/h
（2）H=（D/D’）2H’
V=（D/D’）V’
∴切削叶轮后：
（D/D’）2H’=131.8-0.384（D/D’）V’
即
H’=（D’/D）2⨯131.8-0.384（D’/D）V’
V=110m3/h时，H’=（D’/D）2⨯131.8-0.384（D’/D）V’=（D’/D）2⨯131.8-0.384（D’/D）⨯110
=131.8（D’/D）2-42.24（D’/D）
He’=55+0.00201V’2
=55+0.00201⨯1102=79.32m，由He’=H’，解得D’/D=0.952
13）某离心泵输水流程如附图示。
泵的特性曲线方程为：
He=42-7.8⨯104V2
（He--m,V--m3/s）。
图示的p为1kgf/cm2（表）。
流量为12L/s时管内水流已进入阻力平方区。
若用此泵改输ρ=1200kg/m3的碱液,阀开启度、管路、液位差及P值不变，求碱液流量和离心泵的有效功率。
习题13
附图
p=1kgf/cm2=9.807⨯104Pa
V=12L/s=0.012m3/s
管路He’=H0+KV2=10+（9.807⨯104）/（9.807⨯1000）+KV2=20+K⨯0.0122
He=42-7.8⨯104⨯0.0122=30.77m
∵He=He’∴K=7.48⨯104
∵改输碱液阀门开度、管路不变
∴K=7.48⨯104
不变
管路:
He’=∆z+p/（ρg）+KV2=10+9.81⨯104/（9.81⨯1200）+7.48⨯104V2
=18.33+7.48⨯104V2
泵
∵He=He’
，解得：
V=0.0124m3/s
∵He=42-7.8⨯104V2=42-7.8⨯104⨯0.01242=30.0m
∴Ne=HegVρ=30.0⨯9.81⨯0.0124⨯1200=4.38⨯103W
14）某离心泵输水，其转速为2900r/min，已知在本题涉及的范围内泵的特性曲线可用方程He=36-0.02V来表示。
泵出口阀全开时管路特性曲线方程为：
He’
=12+0.05V2（两式中He、He’−m，V−m3/h）。
①求泵的最大输水量。
②当要求水量为最大输水量的85%时，若采用库存的另一台基本型号与上述泵相同，但叶轮经切削5%的泵，需如何调整转速才能满足此流量要求？
（1）由He=36-0.02V
He’=12+0.05V2
令He=He’
解得V=21.71m3/h
（2）D’/D=0.95
V’=0.85V=0.85⨯21.71=18.45m3/h
∴另一泵：
He=36⨯0.952-0.02⨯0.95V=32.49-0.019V
调整转速后：
He=32.49（n/2900）2-0.019（n/2900）V
=32.49（n/2900）2-0.019（n/2900）
⨯18.45
=32.49（n/2900）2-0.351（n/2900）
又
=12+0.05⨯18.452=29.02m，由
He=He’
解得n=2756r/min
15）某离心泵输水流程如图示。
水池敞口，高位槽内压力为0.3at（表）。
该泵的特性曲线方程为：
He=48-0.01V2
（He−m,V−m3/h）。
在泵出口阀全开时测得流量为30m3/h。
现拟改输碱液，其密度为1200kg/m3，管线、高位槽压力等都不变，现因该泵出现故障，换一台与该泵转速及基本型号相同但叶轮切削5%的离心泵进行操作，问阀全开时流量为多少？
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