化工原理流体输送机械复习题

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本题附图 ***答案***

选择计算截面1-1,2-2面如题图所示;地平面为基准面。

u=Vs/A=18/3600/((π/4)(0.06-2×0.0035)2=2.27m/s Z1+P1/ρg+u12/2g+He =Z2+P2/ρg+u22/2g+∑hf P1=P2 ;u1=0 He

23-3

(2.272/(2×9.81))

19×2.272/(2×9.81)

73.6×2.272/(2×9.81)×1000/(1000×9.81) =27.2mH2O

由2B-31型离心泵特性曲线图查得:Q=18m3/h, He =31.5m(>27.2m) 且η=62%,而ηm a x =65%;65%×90%=58.5%(<62%) 故此泵通用。

7(15分)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Q m3/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=0.64 u2; Q=u2 (π/4)d2×60=1.884 u2或u2=0.531Q u1=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+0.286 u12+2.086 u22

=20+0.0331Q+0.5882Q=20 + 0.62Q

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(b) Q=15/60=0.25 m3/min He =20+0.62×0.25=20.04m

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

7.(20分)欲用离心泵在两敞口容器间输液, 该水泵铭牌标有:流量 39.6m3/h,扬程15m,轴功率2.02kw,效率80%,配用2.8kw电机,转数1400r/min。 今欲在以下情况使用是否可以?如不可时采用什么措施才能满足要求(要用计算结果说明)(1)输送比重为1.8的溶液,流量为38m3/h,扬程15m, (2)输送比重为0.8的油类,流量为40m3/h,扬程30m, (3)输送比重为0.9的清液,流量为30m3/h,扬程15m ***答案***

(1) 电动机功率不够

N=38/3600×15×1800/(102×0.8)=3.5kW 换大电机 (2) 扬程不够 H/H' =(n/n')2

; 15/30=(1400/n' ) n' =1980

增加n=1980转/分。检查功率: N/N' =(n/n')3 2.02/N' =(1400/1980)3

N' =5.72 kw

换一电机功率为5.72Kw,n=1980转/分。 (3)可以使用。通过关小出口阀调节至工作点。

8.(8分)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

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9(16分) 图示为n=960转/分的离心通风机的特性曲线。如用此风机向锅炉输送空气,已知管路特性曲线方程为H=5Q2(H的单位为mmH2O, Q的单位m3/s) 问:(1)风机的送风量为多少m3/h?消耗的轴功率为多少kw?(2)若想使风量变为5.5m3/s,你认为可采取什么措施? ***答案***

(1)送风量Q及轴功率N 由管路特性曲线方程H=5Q2列表作图。 Q m3/s 0 2 H mmH2O

3

3.5 4

80

20 45 61.3

由两线交点读得:送风量Q=3.6 m3/s 风压H=64mmH2O 效率η=0.4

轴功率:N=QH/η=3.6×64×9.807/(0.4×1000)=5.65kW (2)使风量变为5.5 m3/s,可采用提高转速的措施 ∵Q2/Q1=n2/n1

∴n2=Q2/Q1n2=5.5/3.6×960=1500rpm 即将转速提高到1500rpm。

10.如图所示的输水系统,已知管内径为d=50 mm,在阀门全开时输送系统的(l+Σle)=50 m,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:

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(1) 如要求输送量为10 m3/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8 m3/h(通过关小阀门来达到), 泵的轴功率减少百分之多少?(设泵

的效率变化忽略不计)。

解:(1)在两水面间列伯努利方程:

pupuz1?1?1?he?z2?2?2?hf?g2g?g2g因为:u1?u2,p1?p2,z1?0,z2?10m管内流体的流速u?10/3600?1.42m/s0.785?0.052lu2501.422hf?????0.03???3.25md2g0.052?9.8122于是有:he?10?3.25?13.25m单位质量的水所需外加功We?heg?13.25?9.81?130J/kg泵能提供的压头H=18.92-0.82?100.8=13.75m很显然H大于he,即此泵能够完成任务。

(2)H??18.92?0.82?80.8?14.6m,因为:??=???NNe/??H??gQ?/??14.6?8????0.849 NNe/?H?gQ/?13.75?10故减小15.1%。11.用一台离心泵将20℃清水从敞口水池送入吸收塔顶部。己知:吸牧塔顶部的压力表读数为150kPa,输送管出口处比水池液面高12 m;输送管用76×3mm无缝钢管,管全长为45m (包括阀门等管件的当量长度),摩擦系数由下式确定:

?=0.01227十0.7543/Re0.38

在流量为20 ~30m3/h范围内,所用离心泵的特征曲线可表征为:H=30.8-0.82Q0.8

式中:H为泵的扬程,m;Q为泵的流量,m3/h。

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