新版化工原理习题答案02第二章流体输送机械.docx
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新版化工原理习题答案02第二章流体输送机械
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；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
HeKBqe2
由于启动离心泵之前pA=pC,于是
KZp=0
g
则HeBqe2
又HeH38m
25–225
B[38/（39）2]h2/m5=×10–2h2/m5
则He2.5102qe2（qe的单位为m3/h）
2）输油管线总长度
2Hlleud2g
36004
0.021.382
lle2gdH29.810.138m=1960m
2．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kW。
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hf,013.0u12（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20℃，kPa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（池中水面为基准面），得到
hf,01
2p1u120gZ111
2
将有关数据代入上式并整理，
u13.184m/s
（2）
29.0457.6110009.81100%=68%360010006.7
在指定转速下，泵的性能参数为：
q=57.61m3/hH=29.04mP=kW
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。
3
解：
由习题2求得：
q=57.61m3/hH=29.04mP=kW
1）改送果汁
改送果汁后，q，H不变，P随ρ加大而增加，即
1220
PP6.71.22kW=8.174kW
1000
（2）降低泵的转速
根据比例定律，降低转速后有关参数为
q57.612610mh51.85mh
2900
2
2610
H29.04m23.52m
2900
3
2610
P6.7kW4.884kW
2900
4．用离心泵（转速为2900r/min）将20℃的清水以60m/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。
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
3
Hg0.612.4
641010009.81
Hg3.51m
（2）输送55℃清水的允许安装高度
3
55℃清水的密度为985.7kg/m3，饱和蒸汽压为kPa
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kPa（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
HgpapvNPSHHf,01
g
式中papv0
g
则Hg[（2.30.5）1.46]m-4.26m
泵的允许安装位置应在塔内液面下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1
q
（m3/min）
0
H/m
37
在实验范围内，摩擦系数变化不大，管路特性方程为
23
He1280.0qe2（qe的单位为m/min）
试确定此管路中的q、H和P（η=81%）习题7附图
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=0.455习m题3/7m附in图，H=2q9./0（m3，/m则in）
PHqs29.00.4551000kW=kW
102601020.81
习题7附表2
qe/（m3/min）
0
He/m
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
523
He8.85.2105qe（qe的单位为m/s）
单台泵的特性方程为
523
H284.2105q2（q的单位为m/s）
试求泵的流量、压头和有效功率。
解：
联立管路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He8.85.2105qe2
泵的特性方程H284.2105q2
联立两方程，得到q=×10–3m3/sH=19.42m
则PeHqsg19.424.5210310009.81W=861W
9．对于习题8的管路系统，若用两台规格相同的离心泵（单台泵的特性方程与习题8相同）组合操作，试求可能的最大输水量。
解：
本题旨在比较离心泵的并联和串联的效果。
（1）两台泵的并联
8.85.2105q2284.2105（q）2
2
解得：
q=×10–3m3/s=19.95m3/h
5252
8.85.2105q22（284.2105q2）
解得：
–333q=×10m/s=21.2m/h
在本题条件下，两台泵串联可获得较大的输水量21.2m/h。
10．采用一台三效单动往复泵，将敞口贮槽中密度为1200kg/m3的粘稠液体送至表压
为×103kPa的高位槽中，两容器中液面维持恒差8m，管路系统总压头损失为4m。
已知泵
的活塞直径为70mm，冲程为225mm，往复次数为200min-1，泵的容积效率和总效率分别为和。
试求泵的流量、压头和轴功率。
解：
（1）往复泵的实际流量
233
0.0720.225200m/min=0.499m/min
（2）泵的扬程
（3）
泵的轴功率
50℃、kPa的空气通过内径为600mm，总长105m（包括所有局
部阻力当量长度）的水平管道送至某表压为1×104Pa的设备中。
空气的输送量为×104m3/h。
摩擦系数可取为。
现库房中有一台离心通风机，其性能为：
转速1450min-1，风量×104m3/h，
HT104831.2Pa=10967Pa
T1.147
库存风机的风量q=×10m/h，风压HT=×10Pa均大于管路要求（qe=×10m/h，HT=10967
Pa），故风机合用。
12．有一台单动往复压缩机，余隙系数为，气体的入口温度为20℃，绝热压缩指数为，
2）两级压缩的容积
要求压缩比为9，试求
（1）单级压缩的容积系数和气体的出口温度；
系数和第一级气体的出口温度；（3）往复压缩机的压缩极限。
2）两级压缩的容积系数和第一级气体出口温度
改为两级压缩后，
每级的压缩比为
1
9123
则重复上面计算，
得到
1
010.0631.410.9285
0.4
3）压缩极限
解得
01
0.06
p2
p1
p2
p1
p2
p1
1
1.4
55.71
1
k
10
1
xp22
x
p1
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