化工原理输送机械习题(含答案)

2－1用泵将20℃水从敞口贮槽送至表压为2×105Pa的密闭容器，两槽液面均恒定不变，各部分相对位置如图所示。输送管路尺寸为?108×4mm的无缝钢管，吸入管长为20m，排出管长为100m（各段管长均包括所有局部阻力的当量长度）。当阀门全开时，真空表读数为30000Pa，两测压口的垂直距离为0.5m，忽略两测压口之间的阻力，摩擦系数?可取为0.02。试求：

－

(1)阀门全开时管路的流量(m3?h1)； (2)泵出口压强表读数（Pa）； (3)泵的压头（m）；

(4)若离心泵运行一年后发现有气缚现象，试分析其原因。 解：（1）阀门全开时管路的流量(m3/h)；

在贮槽液面0-0′与真空表所在截面1-1′间列柏努利方程。以0-0′截面为基准水平面，有：

2u0p0u12p z0???z1??1??hf,0?1

2g?g2g?g10m 2m 其中，

?hf,0?1l??lu12u1220?????0.02???0.204u12,

d2g0.12?9.81?4 z0=0， u0=0, p0=0（表压）, z1=2m, p1=-30000Pa（表压） 代入上式，得： u1=2.1m/s， Q?d2u??40.12?2.1?3600?59m3/h

(2)压强表读数（Pa）；

在压力表所在截面2-2′与容器液面3-3′间列柏努利方程。仍以0-0′截面为基准水平面，有：

22u3p3u2p2??z3????hf,2?3 z2?2g?g2g?g

p22.122?1051002.12 2.5?2g?1000g?10?0?1000?g?0.02?0.1?2?9.81

解得， p2=315588Pa（表压） （3）泵的压头（m）；

在真空表与压力表所在截面间列柏努利方程，可得，

H?(z2?z1)??35.7mp2?p1315588?30000?Hf?0.5??0?g1000?9.81

（3）若离心泵运行一年后发现有气缚现象，原因是进口管有泄漏。

2－2如图所示，用某离心泵将水从一敞口水池输送到另一高位槽中，高位槽的压力为0.2kgf/m2，要求送水量为每小时50 m3，管路总长（包括所有局部阻力的当量长度）为150m，吸入管和排出管路均Ф108×4mm的光滑管，当Re=3000~106时，管路的摩擦系数λ

=0.3164?Re-0..25。 试求：（1）该泵的扬程和轴功率。已知泵的效率为65%，水的密度为1000kg?m-3，水的粘度

-3

为1×10Pa?s。

（2）若阀门开度不变，该泵现改为输送密度为1200kg?m-3某液体，（该液体的其他物性可视为与水相同）。试说明：①流量有无变化？②扬程有无变化？③离心泵的轴功率有无变化？画图表明工作点的变化趋势。

习题2－2 附图

解： （1）代入有关数据得：u=1.769m/s，Re=176900 湍流

?=0.01542

在两液面列柏努利方程

2u12p1u2pZ1g???we?Z2g??2??hf1?22?2?p1?0,z1?0,z2?20m,u1?u2?0

代入有关数据得：∑hf1-2=3.689mH2O，He=We/g=25.69m，N=5.38kW

(2) 泵特性曲线H＝A-BQ，与密度无关，H～Q不变 管路特性曲线H＝H0+f（Q），密度增大H0减小，曲线下移， 因此 密度增大，工作点向右下方移动，流量增大，压头减小。

N??gHQ 密度增大，轴功率增大 ?

－

2－3欲用离心泵将常压和20℃水（饱和蒸气压为0.24mH2O柱）以30m3?h1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2mH2O柱，压出管路全部阻力为3mH2O柱，若已知泵的允许气蚀余量为7m，问上述安装高度是否合适？水的密度可取1000kg.m-3。若改为输送80℃水，其他条件不变，泵的安装高度是否合适？（80℃水的饱和蒸气压为47.4Kpa） 解：泵的允许安装高度

p1pvH??NPSH??Hf0?1?10.33?0.24?7?2?1.09m?2mgr ?g?g

安装高度不合适

??7?2??3.5m?2m改为输送80℃水 Hg?10.33?1000?9.81安装高度不合适

2－5 图示离心泵管路系统，将水从低位槽送往高位槽，吸入管（泵前）直径d1=80mm,长l1=6m,摩擦系数λ1=0.02。排出管（泵后）直径d2=60mm,长l2=13m, 摩擦系数λ2=0.03，在排出管C处装有阀门，其局部阻力系数ζ＝6.4，吸入管路和排出管路各有一个90o弯头，ζ=0.75。管

－

路两端水面高度差H＝10m，泵进口高于水面2m，管内水流量为12L?s1。试求： （1）每kg流体需从泵获得多少机械能（泵的有效功W）？ (2) 泵进、出口断面的压强PA和PB各为多少？

(3) 如果是高位槽中的水沿同样管路向下（低位槽）流出，管内流量不变，问是否需要安装离心泵？

47.4?1000

习题2－5附图

解：(1)泵吸入管内的流速为 u1＝

4V?d12d12d2?4?12?10?3??0.082?2.39m/s,

泵压出管内的流速为 u2＝

u?222.39?0.0820.062?4.24m/s

在断面1-1和2-2之间列机械能衡算式，并移项整理得

W?P2?P1?u22?u12???hf1?2?gH2P2?P1??0,gH?9.18?10?98.1J/kg,u22?u12?0,2?hf1?2l1us2l2ud2?(?1??i??b)?(?2????b??o)

d12d2262.392＝（0.02?＋0.5＋0.75）?0.082134.242＋（0.03?＋6.4＋0.75＋1)??139.5J/kg0.062W?98.1?139.5?237.6J/kg（2）以断面1-1为基准，在断面1-1和A之间列机械能衡算式可得

pAui1.013?1052.392??gzA?－hf1?A??9.81?2???210002pa

262.392?(0.02??0.5?0.75)??78.8J/kg0.082pA?7.88?104Pa在断面B和2-2之间列机械能衡算式可得

pB??g(z2?zB)?pa??hfB?2uo1.013?105?＝9.81?8＋21000

2134.242＋（0.03?＋6.4＋0.75）?＝302.5J/kg,0.062pB?3.025?105Pa

(3) 在断面2-2和1-1之间列机械能衡算式，可求得沿同一管路（无泵）输送同样流量所需要的势能差为：

?Pr?＝?hf2＋?hf122uull?(?22???)o＋（?11???)id22d12134.24262.392＝（0.03?＋0.5＋0.75＋6.4）?＋（0.02?＋0.75＋1）?＝136.5J/kg,0.0620.082管路

?P??Pr?gH?9.18?10?98.1J/kg

因

?P???所以单靠势能差是不足以克服管路在规定流量下的阻力，所差部分需要由输

送机械提供.

－

2－8一水泵的名牌上标有：流量39.6m3?h1，扬程15m，轴功率2.02kW，效率80％，配备电机容量2.8kW，转数每分钟1400转。今在以下情况下使用问是否可以？ 若不可以，采用什么具体措施才能使之满足要求？（用计算说明）

－

（1）输送密度为1800 kg?m-3溶液，流量为38m3?h1、扬程为15m；

－

（2）输送密度为800 kg?m-3油，流量为40m3?h1、扬程为30m；

－

（3）输送密度为900 kg?m-3的清液，流量为30m3?h1、扬程为15m，在输送温度下此液体

－

的饱和蒸汽压为380mmHg，吸入管路阻力为0.8kg f?cm2，允许气蚀余量为2m。大气压为10mH2O柱。 解：（1）泵的流量和扬程满足要求，所需要的轴功率为 N＝HQ?g/?=15?38?1800?9.81/3600?0.8=3490W

配备的电机容量不够，只有泵的机械强度允许，可以换一台电机（5KW）即可。

电机容量＝3490/（2.02/2.8）＝4839W

(2) 流量与扬程均超过泵的允许值，所以功率也不足，可以通过提高泵的转数完成任务， H’/H=(n’/n)2 n’=1400?(30/15)1/2=1980转/分钟

－

此时泵的流量为 Q’=Q(n’/n)=39.6?(30/15)1/2=56m3?h1 泵的轴功率为 N’=N(n’/n)3=2.02?(30/15)3/2=5.71kW

当泵的强度许可，将转数提到每分钟1980转，并换一台容量较大电机（8kW）。

（3）泵的流量和扬程满足要求，所以功率也满足的。因输送流体的饱和蒸汽压较大，因而需考虑安装高度。

Hg＝10?1000/900-0.38?13600/900-2-0.8?104/900=-5.52m 因此，泵需安装在液面下5.52m才能正常工作。

百度搜索“70edu”或“70教育网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，70教育网，提供经典综合文库化工原理输送机械习题(含答案)在线全文阅读。