化工原理输送机械习题(含答案).doc

10m2m2－1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 1 2 (1)阀门全开时管路的流量(m3?h－1)； (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： 其中， , z0=0， u0=0, p0=0（表压）, z1=2m, p1= 代入上式，得： u1=2.1m/s， (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： 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， （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，水的粘度为1×10-3Pa? （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 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 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。 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?h－1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 解：泵的允许安装高度 安装高度不合适 改为输送80℃水 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?s－1。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？ 习题2－5附图 解：(1)泵吸入管内的流速为 u1＝ 泵压出管内的流速为 u2＝ 在断面1-1和2-2之间列机械能衡算式，并移项整理得 （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 在断面B和2-2之间列机械能衡算式可得 (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：管路两端流体的实际势能差为 因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?h－1，扬程15m，轴功率2.02kW 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?h－1 （2）输送密度为800 kg?m-3油，流量为40m3?h－1 （3）输送密度为90