《化学工程基础》18流体输送设备 复习题.docx

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《化学工程基础》18流体输送设备复习题

《化学工程基础》1.8离心泵复习题（含答案）

一、填空题

1.某输水的水泵系统，经管路计算得需泵提供的压头为He=19[m水柱]，输水量为

，则泵的有效功率为________.

***答案***1472瓦

2.某输水的水泵系统,经管路计算得需泵提供的压头为He=19[m水柱],输水量为20[kg.s]，则泵的有效功率为_________.

***答案***3728瓦

3.离心泵的主要部件有如下三部分:

______,_____,_______.

***答案***泵壳；叶轮；泵轴；

4.离心泵的叶轮有_______、_______和________三种类型。

***答案***闭式、半开式和开式；

5.离心泵的特性曲线有:

________________________,_____________________,

________________________.

***答案***压头H--流量Q曲线；功率N--流量Q曲线；效率η--流量Q曲线

6.离心泵的最大安装高度不会大于_______________.

***答案***10米

7.离心泵的工作点是如下两条曲线的交点：

_____________,__________

***答案***离心泵特性曲线H--Q；管路特性曲线H--Q

8.调节泵流量的方法有：

______________,________________,__________.

***答案***改变阀门的开度；改变泵的转速；车削叶轮外径

9.离心泵标牌上写上Ne－Qe表示＿＿＿＿，η－Qe＿＿＿＿，He－Qe表示＿＿＿＿。

***答案***功率曲线，效率曲线，扬程曲线。

10.泵起动时，先关闭泵的出口开关的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

***答案***降低起动功率，保护电机，防止超负荷而受到损伤。

11.若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头＿＿＿，流量＿＿＿，效率＿＿＿，轴功率＿＿＿＿。

***答案***减小减小下降增大

12.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，真空表的读数＿＿＿＿，压力表的读数＿＿＿。

***答案***出口减小增大

13.当离心泵出口阀门开大时，流量＿＿＿，泵出口压力＿＿＿。

***答案***变大降低

14.离心泵的性能参数包括＿＿＿＿，＿＿＿＿，＿＿＿＿，＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿。

***答案***

流量，扬程（压头），效率，轴功率，允许吸上真空度（或答：

气蚀余量）

15.离心泵铭牌上标明的流量和扬程指的是＿＿＿＿时的流量和扬程。

***答案***效率最高

16.产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的＿＿＿＿＿＿下，输送＿＿＿＿＿＿时的性能曲线。

***答案***转速，20℃的水（或答：

水）

17.离心泵的性能曲线通常包括＿＿＿＿＿＿＿曲线、＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿曲线。

这些曲线表示在一定＿＿＿＿＿下，输送某种特定的液体时泵的性能。

***答案***H－Q，η－Q，N－Q，转速

18.用离心泵在两敞口容器间输液,在同一管路中，若用离心泵输送ρ＝1200kg.m的某液体（该溶液的其它性质与水相同），与输送水相比，离心泵的流量＿＿＿＿＿＿＿,扬程＿＿＿＿＿,泵出口压力＿＿＿＿,轴功率＿＿＿。

***答案***不变不变变大变大

19.离心泵的流量常用＿＿＿＿＿调节。

***答案***出口阀

20.离心泵的扬程的单位是＿＿，其物理意义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

***答案***m，离心泵提供给单位重量流体的能量。

21.离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：

Q＝

时H＝20m；管路特性为Qe＝

时，He＝18m，则在该流量下，消耗在调节阀门上的压头增值

ΔH＝＿＿＿＿m；有效功率ΔN＝＿＿＿＿Kw。

***答案***2；0.981

22.离心泵起动时，如果泵内没有充满液体而存在气体时，离心泵就不能输送液体。

这种现象称为____现象。

***答案***气缚

23.离心泵在启动时应先将出口阀_______，目的是_________________。

***答案***关闭；减少启动功率，保护电机，防止超负荷而受到损伤；；

24.离心泵启动后不吸液，其原因可能是____________________________________。

***答案***吸入管漏液或灌液不够；安装高度过高；堵塞；电机接线错误；

25.为防止气蚀现象发生，离心泵在运转时，必须使泵入口处的压强___________饱和蒸汽压。

***答案***大于输送温度下该液体的

26.离心泵输送的液体密度变大，则其扬程_________，流量________，效率_________，轴功率_________。

***答案***不变；不变；不变；变大；

27.用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流量________，扬程_____________。

***答案***减少；增大

28.若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头＿＿＿，流量＿＿＿，效率＿＿＿，轴功率＿＿＿＿。

***答案***减小减小下降增大

29.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，真空表的读数＿＿＿＿，压力表的读数＿＿__＿。

***答案***出口减小增大

30.离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生＿＿___＿＿现象。

***答案***气蚀

31.离心泵的扬程含义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

***答案***离心泵给单位重量的液体所提供的能量。

32.泵铭牌上的轴功率和允许吸上真空高度是指＿＿＿＿＿＿＿时的数值。

***答案***效率最大

33.用离心泵在两敞口容器间输液,在同一管路中，若用离心泵输送ρ＝1200kg/m3的某液体（该溶液的其它性质与水相同），与输送水相比，离心泵的流量＿＿＿,扬程＿＿＿,泵出口压力＿＿＿,轴功率＿＿＿。

（选填“变大,变小,不变,不确定”）

***答案***不变不变变大变大

二、选择题

1.离心泵起动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不致超负荷工作，这是因为（）。

A.Q启动＝0，N启动≈0；B.Q启动〉0，N启动〉0；C.Q启动0，N启动〈0

***答案***A

2.离心泵最常用的调节方法是（）。

A.改变吸入管路中阀门开度B.改变压出管路中阀门的开度

C.安置回流支路，改变循环量的大小D.车削离心泵的叶轮

3.已知流体经过泵后，压力增大ΔPN/m2，则单位重量流体压力能增加为（）。

A.ΔPB.ΔP/ρC.ΔP/（ρｇ）D.ΔP/（2ｇ）

4.当离心泵内充满空气时，将发生气缚现象，这是因为（）。

A.气体的粘度太小B.气体的密度太小

C.气体比液体更容易起漩涡D.气体破坏了液体的连续性

5.某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因（）。

A.水温太高B.真空计坏了

C.吸入管路堵塞D.排出管路堵塞

6.一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。

发生故障的原因是（）。

A.忘了灌水B.吸入管路堵塞

C.压出管路堵塞D.吸入管路漏气

7.离心泵的允许吸上真空度随泵的流量增大而（）。

A.增大B.减少C.不变

8.用离心泵将液体从低处送到高处的垂直距离，称为（）。

A.扬程B.升扬高度C.吸液高度

9.用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是（）。

A.发生了气缚现象B.泵特性曲线变了C.管路特性曲线变了

10.当离心泵输送的液体的粘度增大时，则其（）。

A.扬程减少，流量、效率、轴功率均增大；B.扬程、流量、效率均降低，轴功率增大

C.扬程、效率增大，流量，轴功率减少；D.扬程、流量、效率均增大，轴功率减少

11.离心泵的吸液高度与（）无关。

A.排出管路的阻力大小；B.吸入管路的阻力大小

C.当地大气压D.被输送液体的密度

12.离心泵的性能曲线中的H－Q线是在（）情况下测定的。

A.效率一定；B.功率一定；

C.转速一定；D.管路（ｌ＋∑ｌ）一定。

13.一离心泵组成如附图的输水系统，当阀门A关小时，相应的流量和压力有何变化

流量VA（B）VB（A）VC（B）

压力PA（A）PB（A）PC（A）

A.增大；B.减小；C.不变D.不定

14.离心泵开动以前必须充满液体，是为了防止发生（）

A.气缚现象B.汽蚀现象

C.汽化现象D.气浮现象

15.离心泵效率最高的点称为（）

A.工作点B.操作点

C.设计点D.计算点

16.离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值（）

A.包括内能在内的总能量B.机械能

C.压能D.位能（即实际的升扬高度）

17.由于泵内存有气体，启动离心泵而不能送液的现象，称为（）现象。



A、气蚀B、气缚C、喘振

18.离心泵铭牌上标明的扬程是指（）

A.功率最大时的扬程B.最大流量时的扬程

C.泵的最大扬程D.效率最高时的扬程

19.以下物理量不属于离心泵的性能参数（）

A.扬程B.效率

C.轴功率D.理论功率（有效功率）

20.离心泵铭牌上标明的流量是指（）

A.效率最高时的流量B.泵的最大流量

C.扬程最大时的流量D.最小扬程时的流量

21.离心泵的扬程是（）

A.实际的升扬高度

B.泵的吸液高度

C.液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度

D.单位重量液体出泵和进泵的机械能差值

22.离心泵在一定的管路系统工作，如被输送液体的密度发生变化（其余性质不变）则（）

A.任何情况下扬程与ρ无关

B.只有当

时扬程与ρ无关

C.只有在阻力损失为0时扬程与ρ无关

D.只有当

时扬程与ρ无关

23.离心泵的实际安装高度，应（）允许吸上高度。

A、高于B、低于C、等于

24.离心泵的调节阀开大时,则（）。

A.吸入管路的阻力损失不变

B.泵出口的压力减小

C.泵入口处真空度减小

D.泵工作点的扬程升高

25.当输送液体的密度改变时，对离心泵的流量扬程，效率（）影响。

A、有B、无C、不一定

26.为避免发生气蚀现象，应使离心泵内的最低压力（）输送温度下液体的饱和蒸汽压。

A、大于；B、小于；C、等于

27.用离心泵将液体从低处送到高处的垂直距离，称为（）。

A、扬程B、升扬高度C、吸液高度

28.为减少电机的启动功率，离心泵在启动前应将（）。

A、出口阀关闭B、进口阀关闭C、出口阀打开D、进口阀打开

29.离心泵的扬程是指泵给予（）液体的有效能量。

A、1kgB、1NC、1m

30.离心泵铭牌上所到的性能参数是指（）时的值。

A、工作点B、最高效率C、最大扬程D、最大功率

31.离心泵运转时，它的扬程（）升扬高度。

A、等于B、大于C、小于

32.用离心泵向某设备供液，如果设备内的压强突然增大，则泵扬程会（），流量会（）。

A、变大B、变小C、不变

三、判断题

1.离心泵启动时,为减小启动功率，应将出口阀门关闭，这是因为流量增加而功率增大。

（）***答案***√

2.离心泵随着流体流量的增大而扬程下降。

（）***答案***√

3.离心泵的扬程随其送液能力（流量）的改变而变化，当其流量达到最大时，其扬程也最大，而流量为零时，其扬程亦等于零。

（）***答案***×

4.离心泵的出口阀关闭，其流量为零，则所需的轴功率也为零。

（）

***答案***×

5.若将同一转速的同一型号离心泵分别装在一条阻力很大，一条阻力很小的管路中进行性能测量时，其测出泵的性能曲线就不一样（）。

其实际供给管路的最大流量也不一样（）。

***答案***×√

6.当关小离心泵的出口阀时，泵的扬程增大了，其升扬高度提高了（）。

***答案***×

7.为防止气蚀现象发生，离心泵运转时，必须使泵入口处的压强大于输送温度下液体的饱和蒸汽压（）。

***答案***√

8.离心泵启动前、应将出口阀关闭，目的是使轴功率为零（）

***答案***×

9.为减少吸入管路的阻力损失，一般应使吸入管径小于排出管径（）

***答案***×

10.当地大气压为101.3kN*m,用离心泵送水时的最大极限安装高度约为10.33米（）

***答案***√

11.用离心泵输送密度比水大的液体时，泵的流量不会减少（），但扬程却会减少（）***答案***√，×

12.离心泵的“气缚”与“气蚀”现象，其本质是相同的。

（）

***答案***√

四、问答题

1.离心泵起泵时，为什么要把出口阀关闭？

***答案***

答：

离心泵工作时，其轴功率Ne随着流量增大而增大，所以泵起动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不致于超负荷而受到损失。

2.为什么离心泵在开车前要关闭出口阀门？

***答案***

离心泵的特性是，流量越大，泵所需功率也越大。

当流量为零时，功率最小，避免电机起动电流过大而烧电机。

3.原用以输送水的离心泵，现改用来输送相对密度为1.2的水溶液（而其粘度与水相近）。

若管路布局不变，泵的前后两个开口容器液面间的垂直距离不变，试说明泵的流量、扬程、出口处压力表的读数和轴功率有何变化？

***答案***

泵的流量，压头无变化，因密度对离心泵的流量，扬程无影响，泵的轴功率会因密度的增大而增大，泵出口处压力表会因密度的增大而改变，因H*△P，扬程H不变，现ρ变大，故必为△P也变大。

4.离心泵的扬程和升扬高度有什么不同？

***答案***

离心泵的扬程是指泵给以单位重量液体的有效能量、液体获得能量后，可将液体升扬到一定高度△Z，而且还要用于静压头的增量△P/ρ*g和动压头的增另△u/2g及克服输送管路的损失压头，而升扬高度是指将液体从低处送到高处的垂直距离，可见，升扬高度仅为扬程的一部分，泵工作时，其扬程大于升扬高度。

5.现想测定某一离心泵的性能曲线，将此泵装在不同的管路上进行测试时，所得性能曲线是否一样？

为什么？

***答案***

所得性能曲线一样，因泵的性能与泵的结构，转速有关，而与管路的情况无关。

6.当离心泵启动后不吸液，其原因主要有哪些？

***答案***

不吸液的原因可能是：

由于灌液不够或底阀不严密而漏液，使泵内存有空气；由于底阀或吸入管路堵塞，安装高度过高；电机接线不正确致使叶轮反转等。

7.何谓离心泵的“气缚”和“气蚀”现象，它们对泵的操作有何危害？

应如何防止？

“气缚”：

由于泵内存气，启动泵后吸不上液的现象，称“气缚”现象。

“气缚”现象发生后，泵无液体排出，无噪音，振动。

为防止“气缚”现象发生，启动前应灌满液体。

“气蚀”：

由于泵的吸上高度过高，使泵内压力等于或低于输送液体温度下的饱和蒸汽压时，液体气化，气泡形成，破裂等过程中引起的剥蚀现象，称“气蚀”现象。

“气蚀”发生时液体因冲击而产生噪音、振动、使流量减少，甚者无液体排出。

为防止“气蚀”现象发生；泵的实际安装高度应不高于允许吸上高度。

8.为什么离心泵可用出口阀来调节流量？

由离心泵的工作点知，改变泵出口阀的开度，使局部阻力改变，而管路特性曲线改变，流量随之改变，此法虽不经济，但对泵运转无其它影响；

五、计算题：

1.将20℃的水由水池打至一敞口高位槽中，槽内的水面与水池内的水面的垂直距离为31.6m。

管路总能量损失为50J/kg，流量为20m3/h，试求理论功率为多少kw？

***答案***

ｇZ1＋ｕ12/2＋P1/ρ＋Ｗe＝ｇZ2＋ｕ22/2＋P2/ρ+∑Wf

Z1＝0，Z2＝31.6m，P1＝P2，ｕ1≈0，ｕ2≈0，∑Wf＝50Ｊ/kg

Ｗe＝ｇZ2＋∑Wf＝9.81×31.6＋50＝360Ｊ/kg

ms＝20/3600×1000＝5.556kg/s;

N＝Ｗems＝360×5.556＝2000Ｊ/s＝2kw

2.如图所示输水系统。

已知:

管路总长度（包括所有局部阻力当量长度）为100m，从压力表至高位槽所有管长（包括所有局部阻力当量长度）为80m,管路摩擦系数λ=0.025，管子内径为0.05m，水的密度ρ=1000kg/m3，泵的效率为0.8，输水量为10m3/h，求：

（1）泵轴功率N轴=?

（2）压力表的读数为多少kgf/cm2

***答案***

⑴N轴=Ne/η，Ne=ms·We，ms=10×1000/3600=2.778kg/s

We--泵对单位质量流体所做的有效功。

选取1-1与2-2截面，并以1-1截面的基准面。

在两截面间做能量衡算：

Z1＋ｕ12/2ｇ＋P1/ρｇ＋He＝Z2＋ｕ22/2ｇ＋P2/ρｇ+∑hf

∵Z1=0Z2=2+18=20mp1=p2=0ｕ1≈0，ｕ2≈0，

We=g·Z2+ΣhfΣhf=λ（ΣL/d）（u2/2）

u=（V/3600）/[（π/4）d2]=（10/3600）/（0.7852×0.052）=1.415m/s

Σhf=0.025×（100/0.05）（1.4152/2）=50.06J/kg;We=9.81×20+50.06=246.25J/kg

Ne=Ms·We=2.778×246.25=684J/s;N轴=Ne/0.8=684/0.8=855W

⑵再就3-3与2-2截面做能量衡算，并取3-3为基准面，

gZ3+（p3/ρ）+（u32/2）=gZ2+（p2/ρ）+（u22/2）+hf

∵Z3=0Z2=18p2=0u2=0

∴p3/ρ=gZ2+hf-（u32/2）=9.81×18+λ（l/d）（u32/2）-（u32/2）

=176.58+0.025（80/0.05）×（1.4152/2）-（1.4152/2）

=176.58+40.04-1.0=215.62J/kg;P3=ρ×215.62=215620N/m2

P3=215620/（9.81×104）=2.198kgf/cm2（表）

3.如图3B57离心泵将20℃的水由敞口水池送到一压力为2.5at的塔内,管径为φ108×4mm管路全长100m（包括局部阻力的当量长度，管的进、出口当量长度也包括在内）。

已知：

水的流量为56.5m3/h，水的粘度为1厘泊，密度为1000kg/m3，管路摩擦系数可取为0.024，试计算并回答：

（1）水在管内流动时的流动形态；

（2）管路所需要的压头和功率；

***答案***

已知：

d=108-2×4=100mm=0.1m

A=（π/4）d2=3.14×（1/4）×0.12=0.785×10-2m2

l+Σle=100mQ=56.5m3/h

∴u=Q/A=56.5/（3600×0.785×10-2）=2m/s

μ=1cp=10-3Pa·Sρ=1000kg/m3λ=0.024

⑴∵Re=duρ/μ=0.1×2×1000/10-3=2×105>4000;∴水在管内流动呈湍流

⑵以1-1面为水平基准面,在1-1与2-2面间列柏努利方程：

Z1＋ｕ12/2ｇ＋P1/ρｇ＋He＝Z2＋ｕ22/2ｇ＋P2/ρｇ+∑hf

∵Z1=0，u1=0，p1=0（表压）Z2=18m，u2=0;

P2/ρg=2.5×9.81×103/（1000×9.81）=25m

Σhf=λ[（l+Σle）/d]（u2/2g）

=0.024×（100/0.1）×[22/（2×9.81）]=4.9m;∴He=18+25+4.9=47.9m

Ne=HQρg=47.9×1000×9.81×56.5/3600=7.4kw

4.欲用离心泵将20℃水以30m3/h的流量由水池打到敝口高位槽，两液面均保持不变，液面高差为18m，泵的吸入口在水池液面上方2m处。

泵的吸入管路全部阻力为1mH2O柱，压出管路全部阻力为3mH2O柱，泵的效率为0.6，求泵的轴功率。

若已知泵的允许吸上真空高度为6m，问上述安装高度是否合适？

（动压头可忽略）。

水的密度可取1000kg/m3。

***答案***

如图取1－1，2－2截面，并以1－1截面为基准面，列柏努里方程得：

H＝ΔZ＋∑hf（1–2）＝18＋1＋3＝22m

∴N轴＝QHρ/（102η）

＝（30/3600）×22×1000/（102×0.6）＝3kw

Hg允＝Hs允－u2/2ｇ－hf吸＝6－1＝5m＞2m

∵Hg实＜Hg允∴安装高度合适。

5.如图所示输水系统，管长、管径（均以m计）和各局部阻力的阻力系数ζ均标于图中。

直管部分的λ值均为0.03。

求：

（1）以流量Qm3/min和压头He（m）表示的管路特性曲线方程,

（2）输水量为15m3/h时，要求泵提供的有效功率（以kw计）

***答案***

（ａ）u1＝（d2/d1）2u2＝0.64u2;

Q＝u2（π/4）d2×60＝1.884u2

或u2＝0.531Qu1＝0.34Q

ｈe＝20+（3+0.2+0.03×20/0.25）u12/2g+

（2×0.2+0.5+1+0.03×260/0.2）u22/2g

＝20+0.286u12+2.086u22

＝20+0.0331Q+0.5882Q＝20+0.62Q

（ｂ）Q＝15/60＝0.25m3/min

He＝20+0.62×0.25＝20.04m

Ne＝QHeρｇ/60＝0.25×20.04×1000×9.81/60＝819w＝0.819kw

6.有一台离心泵，铭牌上标出允许吸上真空度Hs＝5m，用来输送20℃的清水，已知吸入管路的全部阻力损失为1.5mH2O,当地大气压为10mH2O，若略去泵入口处的动压头。

试计算此泵的允许安装高度Hg为多少米？

***答案***

Hg＝Hs－u2/2ｇ－∑hf＝5－1.5＝3.5m

实际安装高度H实≤3.5-0.5=3.0m

7．如图所示的输水系统，已知管内径为d=50mm，在阀门全开时输送系统的（l+Σle）=50m，摩擦系数λ可取0.03,泵的性能曲线在流量为6m3/h至15m3/h范围内可用下式描述:

H=18.92－0.82Q0.8,H为泵的扬程m,Q为泵的流量m3/h。

问:

（1）如要求输送量为10m3/h，单位质量的水所需外加功为多少?

此泵能否完成任务?

（2）如要求输送量减至8m3/h（通过关小阀门来达到），泵的轴功率