化工原理分章试题与解答第二章.docx
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化工原理分章试题与解答第二章
第二章
一：
概念题
1、属于正位移泵型式，除往复泵外还有，，等型式。
答：
计量泵、螺杆泵、齿轮泵
2、产生离心泵气缚现象的原因是，避免产生气缚的方法
有。
答：
泵内灌入空气，液体密度降低；在泵密封严密的情况下，灌泵排出空气
3、造成离心泵气蚀的原因是，增加离心泵允许安
装高度Hg的措施是和。
答：
叶轮附近某处的最低压强小于等于被输送液体在输送温度下的饱和蒸汽压增大吸入管路的管径，减少不必要的管件和阀门。
4、用同一离心泵分别输送密度为ρ1及ρ2=1.2ρ1的两种液体，已知两者的体积
V相等，则He2He1，Ne2Ne1。
答：
He2He1,Ne21.2Ne1
5、离心通风机输送ρ=1.2kg/m3空气时，流量为6000m3/h，全风压为240mmH2O，若用来输送ρ＇=1.4kg/m3的气体，流量仍为6000m3/h，全风压为mmH2O。
1.4
HtHta240280mmH2O
解：
tt1.21.22
6、离心泵的流量调节阀安装在离心泵管路上，关小出口阀门后，真空表
读数，压力表读数。
解：
出口，下降，上升
在贮槽液面1-1与泵的真空表所在截面2-2间列伯努利方程
gZ1u12p1gZ2u22p2l12u22
1222d2
2p1p2gZ（l1）u2gZ2
（1）2d2
p1p2
关小出口阀门，u2下降，下降，即真空表读数下降。
同理，在压力表所在截面3-3与贮槽液面1-1间列伯努利方程。
p3p0关小出口阀门，λ增大，上升，即压力表读数上升。
7、两敞口容器间用离心泵输水，已知转速为n1时，泵流量Q1=100l/s，扬程
H1=16m，转速为n2时，Q2=120l/s，H2=20m。
则两容器垂直距离=m。
2
解：
HeKBQ代入已知数据得：
16KB0.12
20KB0.122
解得：
B909.1,K6.91
KZp6.91,p0Z6.91mgg
8、若离心泵入口处真空表读数为700mmHg。
当地大气压为101.33kPa。
则输送
42℃水时（饱和蒸汽压为8.2kPa）泵内发生汽蚀现象。
答：
会
9、用离心泵向高压容器输送液体，现将高压容器的压强降低，其它条件不变，
则该泵输送液体的流量，轴功率。
答：
加大，加大
2p2
HeKBQ2ZBQ2
管路的特性方程为：
eg
高压容器的压强降低，p下降，K降低，所以改变前后的操作点如图：
所以流量加大。
又根据泵的特性曲线知，当流量加大时，泵的轴功率增加。
10．用离心泵将水池中水送至常压水塔，若在离心泵正常操作范围内，将出口阀开大，则流量qV，扬程He，管路总阻力损失Hf，
轴功率P（变大、变小、不变、不确定）。
答：
变大，变小，不变，变大11．图示管路用泵将江水送上敞口容器。
若在送水过程中江水水位上升，流量（变大、变小）。
现欲维持原流量不变，则出口阀应作如何调节？
试比较调节前后泵的扬程（变大、变小、不变）。
答：
变大，关小出口阀，变大在江水水面和容器液面间列伯努利方程
22
gZ0u0paWegZ1u1paHf
02ge12gf
HfWegZ
江水液面上升，Z下降，则流量变大。
由于泵的特性曲线中，扬程随泵的流量的增加而减小，故调节后泵的扬程大于调节前。
12．图示管路，泵在输送密度为的液体时，流量为qV，现若改为输送密度为
液体，（已知），则流量为qV。
试比较：
答：
1）大于，小于，大于
在两容器液面间列伯努利方程
Hf
22gZ0u0p1WegZ1u1p2
02ge12g
HfWep1p2gZ
由泵的特性曲线知，扬程变小，轴功率变大。
p2p1时，，Hf不变，故流量不变，
由泵的特性曲线知，扬程不变，轴功率NeHQg，变小。
313．如图所示循环管路，离心泵输送密度为850kg/m3的某有机液体，试问：
1）若池中液面上升，则：
流量qV，扬程He，真空表读数p1，压力表读数
p2；
2）若离心泵输送的液体为水，则：
流量qV，扬程He，真空表读数p1，压力表读数
p2；
3）若将泵的转速提高，则离心泵的流量qV，扬程He，效率
（变大、变小、不变、不确定）
答：
1）不变，不变，变小，变大
2）不变，不变，变大，变大，变大。
3）变大，变大，不变
1）池内水面上升，泵的特性曲线与管路的特性曲线均未变化，故工作点的
位置不变，所以，流量及扬程不变。
在池面与真空表所在截面1-1之间列伯努利方程，得：
2
paZ1u1p1Hf,01g2gg
pap1lleu12
a1Z1（e）1真空表读数为：
g1d2g
流速u不变，Z1变小，故真空表读数变小。
同理，在压力表所在截面2-2与池面间列伯努利方程得
2
Z22ug22pg2pgaHf,2
压力表读数：
p2pal20leu22
（1）Z2
gd2g2
流速u不变，
Z2变小，压力表读数变大。
同时，由于水的密度大于有机液体的密度，故真空表读数和压力表读数均变
大。
3）泵的转速提高，则离心泵的特性曲线变化，流量变大，扬程变大，效率不变。
2）若输送的液体变为水，管路的特性曲线及泵的特性曲线均不变，故泵的工作点的位置不变，流量及扬程不变。
由于水的密度大于有机液体的密度，所以轴功率变大
14．离心泵输送管路，单泵操作时流量为qV，扬程为He。
现另有一台型号相同的泵，在管路状态不变条件下，将泵串联时输送流量为qV，扬程为He，将泵并联时输送流量为qV，扬程为He，则：
B）qVqV，HeHe；qVqV，HeHe
C）qV2qV，HeHe；qVqV，He2He
D）视管路状态而定；
答：
B
15．试按下表讨论离心泵与往复泵的使用、调节和操作三方面有何不同
离心泵
往复泵
压头
由泵与管路共同决定
由管路决定
流量
由泵与管路共同决定
由泵决定
流量调节
改变管路
阀门调节
支路调节
改变泵
改变转速
改变活塞频率与行程
启动
出口阀关闭
阀门开启
问答题
1．采用离心泵从地下贮槽中抽送原料液体，原本操作正常的离心泵本身完好，
但无法泵送液体，试分析导致故障的可能原因有哪些？
答：
可能的原因：
（1）槽内液面下降；
（2）吸入管堵塞；（3）液体温度上升；（4）容器内压强下降；（5）入口侧漏气。
2．离心泵的特性曲线H－Q与管路的特性曲线He－Qe有何不同？
二者的交点意味着什么？
答：
将离心泵的基本性能参数之间的关系描绘成图线称为离心泵的特性曲
线。
这里讨论的是其中的一条H－Q曲线。
它表明转速一定时，离心泵的流量和
该流量下泵的能提供的压头即做功本领之间的对应关系。
该曲线由生产厂家测定
并提供，是泵本身固有的特性，它只与泵自身的结构（如叶片弯曲情况、叶轮直径等）、转速有关，而与其所在的管路及其他外界条件无关。
所以离心泵的特性曲线图只须注明型号、转速即可。
二者的交点M称为泵在该管路上的工作点。
意味着它所对应的流量和压头，既能满足管路系统的要求，又能为离心泵所提供，即QQe，HHe。
换言之，M点反映了某离心泵与某一特定管路相连接时的运转情况。
离心泵只能在这一点工作。
3、如图，假设泵不在M点工作，而在A、B点工作时，会发生什么情况？
答：
假设泵工作不在M点工作，而在A点工作时，在A点所对应的流量QA下，管路所需要的压头为HA，而该流量下泵所提供的压头为HA'。
HA'HA，说明液体的压头（泵给予单位重量流体的有效能量）有富裕，此富裕压头将促使液体加大流速，流量由QA变到QM，即在M点达到平衡。
反之，如果泵在B点工作，则在QB流量下泵所产生的压头HB'小于液体通过该管路时所需要的压头HB，即HB'由于液体所需的有效能量不能满足，只能靠减少流速在M点达到平衡，届时流量从QB减至QM。
三、计算题
1．用离心泵向密闭高位槽送料，流程如图所示。
在特定转速下，泵的特性方程为：
42
H427.5610Q（Q的单位为m3/s）
3
当水在管内的流量Q0.01m3/s时，流动进入阻力平方区。
3
现改送密度1200kg/m3的水溶液（其它性质和水相近）时，密闭容器内
维持表压118kPa不变，试求输送溶液时的流量和有效功率。
解：
本题条件下，泵的特性方程和特性曲线不变，而当流动在阻力平方区时，管路特性方程中的比例系数B值保持恒定，在维持密闭高位槽表压不变的情况下，随被输送液体密度加大，管路特性方程中的K（=Zp/g）值变小，因而管路特性曲线向下平移，从而导致泵的工作点向流量加大方向移动。
输送清水时，管路特性方程为：
2
HeZp/gBQe2
将有关数据代入上式得：
11810322
He1211810BQe224BQe2
e10009.807ee
此式与泵的特性方程联解以确定B值：
422
427.56104（0.01）224B（0.01）2
解得：
当输送溶液时，B值不变，管路特性方程变为：
3
He12118101.044105（Qe）2
e12009.807e
221.044105（Qe）2
此方程与泵的特性方程联解，便可求出改送溶液时的流量，即：
427.56104（Q）2221.044105（Qe）2
3
解得：
Q0.01054m3/s
所以：
H427.561040.01054233.6m
泵的有效功率为：
NeHQ/10233.60.010541200/1024.17kW由上面的计算可知，当泵上下游两容器的压强差不为零时，被输送液体密度的变化必引起管路特性曲线的改变，从而导致泵工作点的移动。
在本题条件下，密度加大，使泵的流量加大，压头下降，功率上升。
2．用离心泵将池内水送至灌溉渠，起始两液面位差为10m，管路系统的压头损失可表示为Hf=0.6×106Qe2（Qe的单位为m3/s）；在特定转速下泵的特性方程为：
H=26-0.4×106Q2（Q的单位为m3/s）。
池面的面积为100m2，试求：
1）．若两液面恒定，则水的流量为若干m3/h？
2）．若灌溉渠内液面恒定，而池内液面不断下降，则液面下降2m，所需的时间
为若干h？
解：
当两液面恒定时，流动为定态，此时只要联立管路特性方程与泵的特性方程便可求得流量；当池内液面不断下降时为非定态流动，需通过微分物料衡算和瞬间柏努利方程求解所需时间。
1．两液面恒定的流量
在池面与渠面之间列伯努利方程式可得到管路特性方程为：
He100.6106Qe2
泵的特性方程为：
H260.4106Q2
联解两方程，解得流量为：
333
Q4103m3/s14.4m3/h
2．液面下降2m所需的时间
设输送开始后的某一时刻，池内液面下降hm，流量为Qm3/s。
在dθs时间内，液面下降dhm，则物料衡算式为：
100dhQd
或d100dh/Q
在θ时刻，管路特性方程为：
He（10h）0.6106Qe2
泵的特性方程仍保持不变，即：
H260.4106Q2
在泵的工作点处
260.4106Q210h0.6106Q2
1/23
Q（16h）1/2/103
51/2
d105dh/（16h）1/2
令x16h，则：
dhdx
当h0时，x116；当h2时，x114
105xx12x1/2dx2105x51760s14.35h
114
3．某管路安装一台IS80-50-200型水泵，将水池中的水送至高度为10m、表压为
9.81×104Pa的密闭容器内，管内流量为16.7×10-3m3/s。
试求
1）管路特性曲线（假定管内流动已进入阻力平方区）及输送每千克水消耗的能量。
2）若将阀门关小，使管内流量减小25%，管路特性曲线（假定管内流动位
于阻力平方区）有何变化？
此时输送每千克水需消耗多少能量？
与原管路相比，在此流量下输送每千克水额外消耗的理论功为多少？
（已知：
当Qv=16.7×10-3m3/s，泵的压头为He=47m，泵的效率为71%：
当
Qv=12.5×10-3m3/s，泵的压头为He=51.4m；泵的效率为66.3%）
解：
当Qv=16.7×10-3m3/s，泵的压头为He=47m；
则管路的特性方程的系数B可求出。
HeKBQe2ZpBQe2
g
4
9.8110432
10B（1.67103）247
10009.81
B9.68104
42
管路的特性方程为：
He209.68104Qe2
在此流量下，输送每千克水所消耗的能量为：
gHe9.8147
We690.8J/kg
0.71
2）关小阀门后管路的流量为：
333
Qe16.7103（10.25）12.5103m3/s
则关小阀门后管路特性曲线方程的系数为
51.420
32（12.5103）2
52管路特性曲线方程为：
He202.01105Qe2
此时，输送每千克水所消耗的能量为：
对于原管路，输送Qe12.5103m3/s的水量，所需的压头为：
432He209.68104（12.5103）235.1m
因阀门关小，输送每千克水多消耗的理论功为：
g（HeHe）9.8151.435.1159.9J/kg此部分能量全部消耗于阀门的局部阻力上。
由此可以看出，用阀门调节流量的代价是能耗的增加。
导致能耗增加的原因有二：
其一是阀门局部阻力损失的增加，其二是泵效率的降低。
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