化工原理-第2章-流体输送机械-典型例题题解

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1、化工原理典型例题题解第2章流体输送机械例1离心泵的工作点用某一离心泵将一贮罐里的料液送至某高位槽，现由于某种原因，贮罐中料液液面升高，若其它管路特性不变，则此时流量将（）。A增大B减少C不变D不确定例2附图例2附图解：该题实际上是分析泵的工作点的变动情况。工作点是泵特性曲线与管路特性曲线的交点，其中任何一条特性曲线发生变化，均会引起工作点的变动，现泵及其转速不变，故泵的特性曲线不变。将管路的特性曲线方程式列出现贮槽液面升高，增加，故管路特性曲线方程式中的截距项数值减小，管路特性曲线的二次项系数不变。由曲线1变为曲线2，则工作点由

2、A点变动至B点。故管路中的流量增大，因此答案A正确。例2离心泵压头的定义离心泵的压头是指（）。A流体的升举高度；B液体动能的增加；7C液体静压能的增加；D单位液体获得的机械能。解：根据实际流体的机械能衡算式He=(Z2-Z1)+(P2-P1)+(u22-u12)/2g+ΣHf离心泵的压头可以表现为液体升举一定的高度(Z2-Z1)，增加一定的静压能(P2-P1)/(gρ)，增加一定的动能(u22-u12)/(2g)以及用于克服流体流动过程中产生的压头损失ΣHf等形式，但本质上离心泵的压头是施加给单位液体（单位牛顿流体）的机械能量J

3、(J/N=m).故答案D正确。例3离心泵的安装高度Hg与所输送流体流量、温度之间的关系分析离心泵的安装高度Hg与所输送流体流量、温度之间的关系。解：根据离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r，计算泵的最大允许安装高度的计算公式为(1)首先分析离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r的定义过程。在泵内刚发生汽蚀的临界条件下，泵入口处液体的静压能和动能之和(P1,min/gρ+u12/2g)比液体汽化的势能(Pv/gρ)多余的能量(uk2/2g+ΣHf(1-k))称为离心泵的临界汽蚀余量，以符号(NPSH)C表示，即(2)由（2）式右端看出，

4、流体流量增加，（NPSH）C增加，即必须的汽蚀余量(NPSH)r增加。由（1）式可知，液体流量增加，泵的最大允许安装高度应减少。根据(NPSH)C的定义可知，当流量一定而且流动状态已进入阻力平方区时(uk2/2g+ΣHf(1-k)，均为确定值)，(NPSH)C只与泵的结构尺寸有关，故汽蚀余量是泵的特性参数，与所输送流体的蒸汽压PV无关。由（1）式可知，若流体温度升高，则其PV值增加，从而应减小。例4离心泵的组合使用现需用两台相同的离心泵将河水送入一密闭的高位槽，高位槽液面上方压强为1.5atm（表压强），高位槽液面与河水水面之间

5、的垂直高度为10m，已知整个管路长度为50m（包括全部局部阻力的当量长度），管径均为50mm，直管阻力摩擦系数λ=0.025。单泵的特性曲线方程式为（式中He的单位为m；qv的单位为m3/s）。通过计算比较该两台泵如何组合所输送的水总流量更大。解：泵的组合形式分为串联和并联，由此单泵的特性曲线方程写出串联泵和并联泵的特性曲线方程（1）（2）自河水水面至密闭高位槽液面列出管路特性曲线方程将有关数据代入整理得：7（3）若采用串联，联立方程（1）（3）得若采用并联，联立方程（2）（3）得可见，对于该管路应采用串联，说明该管路属于高阻管

6、路。为了充分发挥组合泵能够增加流量，增加压头的作用，对于低阻管路，并联优于串联；对于高阻管路，串联优于并联。例5分支管路如何确定泵的有效压头和功率用同一台离心泵由水池A向高位槽Ｂ和Ｃ供水，高位槽Ｂ和Ｃ的水面高出水池水面Ａ分别为ＺB＝25m,Zc=20m。当阀门处于某一开度时，向Ｂ槽和Ｃ槽的供水量恰好相等，即ＶB＝ＶC＝4。管段长度，管径及管内摩擦阻力系数如下：管段管长（包括Σle）,m管径,mm摩擦系数λED100750.025DF50500.025DG50(不包栝阀门)500.025求（1）泵的压头与理论功率；（２）支管ＤＧ中

7、阀门的局部阻力系数。例5附图解：（１）该问题为操作型问题，忽略三通Ｄ处的能量损失，自Ａ－Ａ截面至Ｂ－Ｂ截面列出机械能衡算式为He=ZB++①自Ａ－Ａ截面至Ｃ－Ｃ截面列出机械能衡算式为He=Zc+++②按照①式和②式所求出的泵提供给单位流体的能量即压头是同一数值。因为ＤＧ支管中阀门的阻力系数是未知数，故按①式求泵的压头。首先计算出流速u1,u2,u37u1===1.8(m/s)u2===2.0(m/s)u3===2.0(m/s)将已知数据代入①式He=25++=35.6（m）理论功率Ne=HeVg=35.6=2793.9(W)⑵由

8、①、②式可得所以（ZB+-Zc-）将已知数据代入（25-20）=24.5例6离心泵工作点的确定用离心泵敞口水池中的水送往一敞口高位槽，高位槽液面高出水池液面5m，管径为50mm。当泵出口管路中阀门全开（）时，泵入口管中真空表读数为52.6Kpa，泵出口管中压力表