化工原理分章試題與解答第二章.

1、-zdc.弟一早-:概念題1、屬于正位移泵型式，除往復(fù)泵外還有，等型式。答：計量泵、螺桿泵、齒輪泵2、產(chǎn)生離心泵氣縛現(xiàn)象的原因是，避免產(chǎn)生氣縛的方法有。答：泵內(nèi)灌入空氣，液體密度降低；在泵密封嚴密的情況下，灌泵排出 空氣3、造成離心泵氣蝕的原因是，增加離心泵允許安裝導(dǎo)度Hg的措施是和。答：葉輪附近某處的最低壓強小于等于被輸送液體在輸送溫度下的飽和蒸汽壓 增大吸入管路的管徑，減少不必要的管件和閥門。4、用同一離心泵分別輸送密度為pi及p2=1.2pi的兩種液體，已知兩者的體積V 相等，貝He2 Hei 5 Ne2 Nei o答 He2 He, ,Ne21.2 Nei5、離心通風(fēng)機輸送p=1.2k

2、g/m3空氣時，流量為6000m3/h,全風(fēng)壓為240mmH2O,若用來輸送p ' =1.4kg/m3的氣體，流量仍為6000m3/h ,全風(fēng)壓為mmH2O oHt Hta240 n 1.2 1.221.4280 mmH 2O6、離心泵的流量調(diào)節(jié)閥安裝在離心泵管路上，關(guān)小出口閥門后，真空表讀數(shù)，壓力表讀數(shù)。解：出口，下降，上升在貯槽液面11與泵的真空表所在截面2-2間列伯努利方程gZl U12 pi gZ2 U22 P2h 2U22122 2 d22 Pl p2 gz（T）u2 gz2（ 1） 2d2P#2關(guān)小出口閥門，吃下降， 下降，即真空表讀數(shù)下降。同理，在壓力表所在截面3.3與貯

3、槽液面1.1間列伯努利方程。gZ322u232 p3 gZo u2o2 po2 ,3 0 u0d2P3 POgZ3 ( I 1 )u223d2P3P。關(guān)小出口閥門，入增大，上升，即壓力表讀數(shù) 上升。7、兩敞口容器間用離心泵輸水，已知轉(zhuǎn)速為ni時，泵流量Qi=100l/s,揚程Hi=16m,轉(zhuǎn)速為n2時，Q2=120l/s, H2=20mo則兩容器垂直距離=m。2解：He KBQ代入已知數(shù)據(jù)得：16KB0.1220KB0.122制：B 909.1, K 6.91KZp6.91,p0Z6.91mgg 8、若離心泵入口處真空表讀數(shù)為700mmHg。當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01.33kPa。則輸42水時(飽和蒸

4、汽壓為8.2kPa)泵內(nèi) 發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。答：會9、用離心泵向高壓容器輸送液體，現(xiàn)將高壓容器的壓強降低，其它條件不 亦則該泵輸送液體的流量，軸功率。答：加大，加大2 D2H e K BQ2 ZBQ2管路的特性方程為：不高壓容器的壓強降低，p下降，K降低，所以改變前后的操作點如圖:hQ Q' Q所以流量加大。又根據(jù)泵的特性曲線知，當(dāng)流量加大時，泵的軸功率增加。10 .用離心泵將水池中水送至常壓水塔，若在離心泵正常操作范圍內(nèi)，將出口閥 開大，則流量qv ,揚程He ,管路總阻力損失Hf ,軸功率P （變大' 變小、不變、不確定）。答：變大，變小，不變，變大11 .圖示管路用泵將江水送

5、上敞口容器。若在送水過程中江水水位上升，流量（變大、變小）?，F(xiàn)欲維持原流量不變，則出口閥應(yīng)作如何調(diào)節(jié)？試比較調(diào) 節(jié)前后泵的揚程（變大、變小、不變）。答：變大，關(guān)小出口閥，變大在江水水面和容器液面間列伯努利方程22gZo U°Pa WegZi 5Hf 02ge12gfHtWegZ江水液面上升，Z下降，則流量變大。由于泵的特性曲線中，揚程隨泵的流量的增加而減小，故調(diào)節(jié)后泵的揚程大 于調(diào)節(jié)前。12 .圖示管路，泵在輸送密度為的液體時，流量為qv,現(xiàn)若改為輸送密度為液體，(已知 )，則流量為qv。試比較:1)p2Pl 時，qvqv, He2)p2 Pl 時，qvqv, He答：D大于，小于，

6、大于He PePe (>, V,=)；HePe (>, <, =) o在兩容器液面間列伯努利方程22 gz o u0 A We gZi u1p2Hf02 ge12 gHfWe a。2gz由泵的特性曲線知，揚程變小，軸功率變大。P2Pl時，,Hf不變，故流量不變, 由泵的特性曲線知，揚程不變，軸功率&HQg,變小。13.如圖所示循環(huán)管路，離心泵輸馨髓1）若池中液面上升，貝心流量qV,揚程He,真空表讀數(shù)P1,壓力表讀數(shù)2）若離心泵輸送的液體為水，貝小流量qV,揚程He真空表讀數(shù)P1,壓力表讀數(shù)3）若將泵的轉(zhuǎn)速提高，則離心泵的流量一 ,揚程建，效率（變大、變小、不變、不確

7、定）答：1）不變，不變，變小，變大2）不變，不變，變大，變大，變大。3）變大，變大，不變1）池內(nèi)水面上升，泵的特性曲線與管路的特性曲線均未變化，故工作點位置不變，所以，流量及揚程不變。在池面與真空表所在截面1.1之間列伯努利方程，得:paZvipi HfOig 2g ga 1空表讀數(shù)I為:流速u不變,乙變小，故真空表讀數(shù)變小。I eU g 1d 2 g27.2 2ug22 Pg2壓力表讀數(shù)：流速U不 Tfrr同理，在壓力表所在截面2-2與池面間列伯努利方程得pga H f,2D2 Dal20 Ie U22ILZ2變小，壓力表讀數(shù)變大。gd 2g 2同時，由于水的密度大于有機液體的密度，故真空表

8、讀數(shù)和壓力表讀數(shù)均變大。3）泵的轉(zhuǎn)速提高，則離心泵的特性曲線變化，流量變大，揚程變大，效率不 變。2）若輸送的液體變?yōu)樗?，管路的特性曲線及泵的特性曲線均不變，故泵的工 作點的位置不變，流量及揚程不變。由于水的密度大于有機液體的密度，所以軸功率變大14.離心泵輸送管路，單泵操作時流量為QV,揚程為匕?，F(xiàn)另有一臺型號 相同的泵，在管路狀態(tài)不變條件下，將泵串聯(lián)時輸送流量為揚程為H e,將泵并聯(lián)時輸送流量為揚程為He,貝IJ：B)qv qv, H e He； qvqv, He HeC）qv 2qv, He He; qv qv, H e2H eD）視管路狀態(tài)而定；答:B15.試按下表討論離心泵與往復(fù)泵的

9、使用、調(diào)節(jié)和操作三方面有何不同離心泵往復(fù)泵壓頭由泵與管路共同決定由管路決定流量由泵與管路共同決定由泵決定流量調(diào)節(jié)改變管路閥門調(diào)節(jié)支路調(diào)節(jié)改變泵改變轉(zhuǎn)速改變活塞頻率與行程啟動出口閥關(guān)閉閥門開啟問答題1 .采用離心泵從地下貯槽中抽送原料液體，原本操作正常的離心泵本身完好，但無法泵送液體，試分析導(dǎo)致故障的可能原因有哪些？答：可能的原因：（D槽內(nèi)液面下降；（2）吸入管堵塞；（3）液體溫度上升；（4）容器內(nèi) 壓強下降；（5）入口側(cè)漏氣。2 .離心泵的特性曲線HQ與管路的特性曲線HeQe有何不同？二者的交點 意味著什么？答：將離心泵的基本性能參數(shù)之間的關(guān)系描繪成圖線稱為離心泵的特性曲線。這里討論的是其中的

10、一條H Q曲線。它表明轉(zhuǎn)速一定時，離心泵的流量該流量下泵的能提供的壓頭即做功本領(lǐng)之間的對應(yīng)關(guān)系。該曲線由生產(chǎn)廠家 測定并提供，是泵本身固有的特性，它只與泵自身的結(jié)構(gòu)（如葉片彎曲情況、葉輪 直徑等）、轉(zhuǎn)速有關(guān)，而與其所在的管路及其他外界條件無關(guān)。所以離心泵 的特性曲線圖只須注明型號' 轉(zhuǎn)速即可。二者的交點M稱為泵在該管路上的工作點。意味著它所對應(yīng)的流量和壓頭，既能滿足管路系統(tǒng)的要求，又能為離心泵所提供，即。e, HHeo換言之，M點反映了某離心泵與某一特定管路相連接時的運轉(zhuǎn)情況。離心泵只能在這一點工作。3、如圖，假設(shè)泵不在M點工作，而在A、B點工作時，會發(fā)生什么情況？答：假設(shè)泵工作不在M

11、點工作，而在A點工作時，在A點所對應(yīng)的流量 外下，管路所需要的壓頭為Ha,而該流量下泵所提供的壓頭為Hao Ha Ha, 說明液體的壓頭（泵給予單位重量流體的有效能量）有富裕，此富裕壓頭 將促使液體加大流速，流量由外變到。M,即在M點達到平衡。反之，如果泵在B點工作，則在為流量下泵所產(chǎn)生的壓頭也小于液體通 過該管路時所需要的壓頭Hb,即Hb<Hb。由于液體所需的有效能量不能滿 足，只能靠減少流速在M點達到平衡，屆時流量從為減至。M。三、計算題1.用離心泵向密閉高位槽送料，流程如圖所示。在特定轉(zhuǎn)速下，泵的特性方程為:42H 42 7.56 10Q ( Q 的單位為 m3/s)3當(dāng)水在管內(nèi)的

12、流量Q0.01m3/s時，流動進入阻力平方區(qū)。3現(xiàn)改送密度1200kg/m3的水溶液(其它性質(zhì)和水相近)時，密閉容器內(nèi)維持表壓118kPa不變，試求輸送溶液時的流量和有效功率。12m解：本題條件下，泵的特性方程和特性曲線不變，而當(dāng)流動在阻力平方區(qū)時， 管路特性方程中的比例系數(shù)B值保持恒定，在維持密閉高位槽表壓不變的情 況下，隨被輸送液體密度加大，管路特性方程中的K(=zwg)值變小，因而 管路特性曲線向下平移，從而導(dǎo)致泵的工作點向流量加大方向移動。輸送清水時，管路特性方程為：c2HeZp/g BQe2將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式得：118 10322He 12 118 1。BQe224BQe2e 100

13、0 9.807ee此式與泵的特性方程聯(lián)解以確定B值：42242 7.56 1 04(0.01) 2 24 B(0.01)2解得:當(dāng)輸送溶液時，B值不變，管路特性方程變?yōu)椋?3He 12 11810 1.044 105 (Qe)2 e 1200 9.807 e22 1.044 105 (Qe)2此方程與泵的特性方程聯(lián)解，便可求出改送溶液時的流量，即：42 7.56 104(Q )2 22 1.044 105 (Qe )2 3施 Q 0.01054m3/s所以：H 42 7.56 1 04 0.010542 33.6m泵的有效功率為：NeHQ/102 33.6 0,01054 1200/102 4

14、.17kW由上面的計算可知，當(dāng)泵上下游 兩容器的壓強差不為零時，被輸送液體密度的變化必引起管路特性曲線的改 變，從而導(dǎo)致泵工作點的移動。在本題條件下，密度加大，使泵的流量加 大，壓頭下降，功率上升。2.用離心泵將池內(nèi)水送至灌溉渠，起始兩液面位 差為10m,管路系統(tǒng)的壓頭損 失可表示為Hf=0.6X106Qe2(Qe的單位為 m3/s);在特定轉(zhuǎn)速下泵的特性方程為：H=26-0.4X106Q2(Q的單位為 m3/s) o池面的面積為100m2,試求：1).若兩液面恒定，則水的流量為若干 m3/h? 2).若灌溉渠內(nèi)液面恒定，而池內(nèi)液面不斷下降，則液面下降2m,所 需的時間為若干h?解：當(dāng)兩液面恒

15、定時，流動為定態(tài)，此時只要聯(lián)立管路特性方 程與泵的特性方程便可求得流量；當(dāng)池內(nèi)液面不斷下降時為非定態(tài)流動， 需通過微分物料衡算和瞬間柏努利方程求解所需時間。1 .兩液面恒定的流量在池面與渠面之間列伯努利方程式可得到管路特性方程為：He 10 0.6 106Qe2泵的特性方程為：H 26 0.4 106 Q2聯(lián)解兩方程，解得流量為：3 3 3Q 4 10 3 m3 / s 14.4m3 / h2 .液面下降2m所需的時間設(shè)輸送開始后的某一時刻，池內(nèi)液面下降hm,流量為Qm3/so在dBs時間內(nèi)，液面下降dhm,則物料衡算式為：100dh Qded 100dh/Q在。時刻，管路特性方程為：He(1

16、0h) 0.6 106Qe2泵的特性方程仍保持不變，即：H 26 0.4 106 Q2在泵的工作點處26 0.4 106Q210h0.6 106 Q2Q(16h)1/2/1(p35,1/2d 105dh/(16h)1/2令 x 16 h ,貝I: dh dx當(dāng) h 0 時，X116 ;當(dāng) h 2 時，X11410 9.81 10432 10 B （1.67 10 3） 2 47 1000 9.81 9.68 10442管路的特性方程為：He20 9.68 104Qe2 Xxvx 1/2dx 2 105x 51760s 14.35h 1 143.某管路安裝一臺IS80-50-200型水泵，將水池

17、中的水送至高度為10m、表壓為9.81X104pa的密閉容器內(nèi),管內(nèi)流量為16.7X10-3m3/so試求1）管路特性曲線（假定管內(nèi)流動已進入阻力平方區(qū)）及輸送每千克水消耗的能量。2）若將閥門關(guān)小，使管內(nèi)流量減小25%,管路特性曲線（假定管內(nèi)流動位于阻力平方區(qū)）有何變化？此時輸送每千克水需消耗多少能量？與原管路相比，在此流量下輸送每千克水額外消耗的理論功為多少？（已知:當(dāng)Qv=16.7X10-3m3/s,泵的壓頭為He=47m,泵的效率為71%:當(dāng)Qv=12.5X10-3m3/s,泵的壓頭為 He=51.4m；泵的效率為 66.3%）解：當(dāng) Qv=16.7X 103m3/s,泵的壓頭為 He=47m ；則管路的特性方程的系數(shù)B可求出。H e K BQe2 Z P BQe2g在此流量下，輸送每千克水所消耗的能量為:We gHe9.8l470.71690J/kg2）關(guān)小閥門后管路的流量為3 3 3Qe16.7 10 3 (1 0.25) 12.5 10 3m3 /s則關(guān)小閥門后管路特性曲線方程的系數(shù)為HeK 51.4 20§Qe2 32(12.5 1 0 3 )2 1U52管