新版化工原理习题答案02第二章流体输送机械.docx

1、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 39 m3/h ，此时泵的压头为 38 m。已知输油管内径为 100 mm，摩擦系数为；油品密度为 810 kg/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H e K Bqe2由于启动离心泵之前 pA=pC, 于

2、是K Z p=0g则 He Bqe2又 H e H 38m2 5 2 2 5B 38/（39）2h2/m5=102 h 2/m5则 He 2.5 10 2qe2（qe的单位为 m3/h ）2）输油管线总长度2 H l le u d 2g3600 40.02 1.382l le 2gdH 2 9.81 0.1 38 m=1960 m2用离心泵（转速为 2900 r/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 60 kPa 和 220 kPa，两测压口之间垂直距离为 0.5 m，泵的轴功 率为 kW。泵吸入管和排出管内径均为 80 mm，吸入管中流动阻力可表达为

3、 hf,0 1 3.0u12（ u1为吸入管内水的流速， m/s ）。离心泵的安装高度为 2.5 m，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 ,0 12 p1 u12 0 gZ1 1 12将有关数据代入上式并整理，u1 3.184 m/s(2)29.04 57.61 1000 9.81 100%=68% 3600 1000 6.7在指定转速下，泵的性能参数为： q=57.61 m 3/h H=29.04 m P= kW3对于习题 2 的实验装置，若分别改变如下

4、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 1220 kg/m 3的果汁（其他性质与水相近） ；（ 2）泵的转速降至 2610 r/min 。3解：由习题 2 求得： q=57.61 m 3/h H=29.04 m P= kW1）改送果汁改送果汁后， q，H不变， P随 加大而增加，即1220P P 6.7 1.22kW=8.174kW1000（2） 降低泵的转速根据比例定律，降低转速后有关参数为q 57.61 2610 m h 51.85 m h290022610H 29.04 m 23.52m290032610P 6.7 kW 4.884kW

5、29004用离心泵（转速为 2900 r/min ）将 20 的清水以 60 m /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 2.4 m 和 0.61 m 。规定泵入口的真空度不能大于 64 kPa。泵的必需气蚀余量为 3.5 m。试求（1）泵的安装高度 （当地大气压为 100 kPa）； （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3H g 0.61 2.464 10 1000 9.81H g 3.51m（ 2）输送 55 清水的允许安装高度355 清水的密度为 985

6、.7 kg/m 3，饱和蒸汽压为 kPa泵的安装高度为 2.0 m 。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 1.46 m，泵的必需气蚀余量为 2.3 m，该泵安装在塔内液面下 3.0 m 处。试核算该泵能否正常操作。解：泵的允许安装高度为H g pa pv NPSH H f,0 1g式中 pa pv 0g则 H g (2.3 0.5) 1.46m -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

7、1.5 m 。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(m 3/min)0H /m37在实验范围内，摩擦系数变化不大，管路特性方程为23H e 12 80.0qe2 (qe的单位为 m/min )试确定此管路中的 q、H和 P( =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 （

8、m3，/m则in）P Hqs 29.0 0.455 1000 kW= kW102 60 102 0.81习题 7 附表 2qe / (m 3/min)0He /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 8.8 m ，管内流动在阻力平 方区，管路特性方程为5 2 3H e 8.8 5.2 105qe （ qe的单位为 m/s ）单台泵的特性方程为5 2 3H 28 4.2 105q2 （ 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 H e 8.8

9、5.2 105 qe2泵的特性方程 H 28 4.2 105 q2联立两方程，得到 q=103 m3/s H=19.42 m则 Pe Hqs g 19.42 4.52 10 3 1000 9.81 W=861 W9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8.8 5.2 105 q2 28 4.2 105（q）22解得： q= 103 m3/s=19.95 m 3/h5 2 5 28.8 5.2 105q2 2 (28 4.2 105q 2)解得： 3 3 3

10、 q= 10 m/s=21.2 m /h在本题条件下，两台泵串联可获得较大的输水量 21.2 m /h 。10采用一台三效单动往复泵，将敞口贮槽中密度为 1200 kg/m 3 的粘稠液体送至表压为 103 kPa 的高位槽中，两容器中液面维持恒差 8 m，管路系统总压头损失为 4 m。已知泵的活塞直径为 70 mm，冲程为 225 mm，往复次数为 200 min -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2 3 30.072 0.225 200 m/min=0.499 m /min (2) 泵的扬程(3)泵的轴功率50 、 kPa 的空

11、气通过内径为 600 mm，总长 105 m(包括所有局部阻力当量长度) 的水平管道送至某表压为 1104 Pa的设备中。 空气的输送量为 104 m3/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 1450 min-1 ，风量 104 m3/h，H T 10483 1.2 Pa=10967 PaT 1.147库存风机的风量 q=10 m/h ，风压 HT=10 Pa均大于管路要求 （qe=10 m/h ，HT=10967Pa），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191 2 3则重复上面计算，得到10 1 0.06 31.4 1 0.92850.43）压缩极限解得010.06p2p1p2p1p2p111.455.711k101x p2 2xp1