化工原理第四版答案.docx

第二章流体输送机械【2-1】某离心泵用15C的水进行性能实验，水的体积流量为540m3/h，泵出口压力表读数为350kPa，泵入口真空表读数为30kPa若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm，吸入管与压出管内径分别为350mm及310mm，试求泵的扬程解水在15C时匸=995.7kg/m3，流量qv=540m3/h压力表Pm=350kPa,真空表內--30kPa（表压）压力表与真空表测压点垂直距离h0=0.35m管径dt=0.35m,d2=0.31m流速540/36001.56m/s-2寸x(0.35)2d1U2=U1d2丿22扬程Pm-匹UZ~U1e2g332203535010—(；010)(1.99)_(1.56)-.995.79.8129.81=0.3538.90.078=39.3m水柱【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m3的水溶液，其他性质可视为与水相同若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：（1）泵的压头（扬程）有无变化；（2）若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；（3）泵的轴功率有无变化解（1）液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。

见教材）（2）液体密度增大，则出口压力表读数将增大3）液体密度「增大，则轴功率P=^^耳将增大2-3】某台离心泵在转速为1450r/min时，水的流量为18m3/h，扬程为20m（H2O）试求：（1）泵的有效功率，水的密度为1000kg/m3；⑵若将泵的转速调节到1250r/min时，泵的流量与扬程将变为多少？解(1)已知qV=18m3/h,H=20m水柱，「-1000kg/rm有效功率18巳二qV"gH10009.8120=981W3600(2)转速m=1450r/min时流量qV1=18m3/h，扬程已=20mH2O柱转速n2=1250r/min皿曰.n2流量q/2=q/1=12503,.18x：=15.5m/hn1450fV扬程H2=H!匹—20』1250〕—14.9mHQ柱申丿J450丿【2-4】用离心泵将水由敞口低位槽送往密闭高位槽，高位槽中的气相表压为98.1kPa,两槽液位相差4m且维持恒定已知输送管路为45mr^2.5mm,在泵出口阀门全开的情况下，整个输送系统的总长为20m(包括所有局部阻力的当量长度)，设流动进入阻力平方区，摩擦系数为0.02在输送范围内该离心泵的特性方程为H=28—6xi05qV(cv的单位为m'/s,H的单位为m)。

水的密度可取为1000kg/m3试求：(1)离心泵的工作点；(2)若在阀门开度及管路其他条件不变的情况下，而改为输送密度为1200kg/m3的碱液，则离心泵的工作点有何变化？解(1)管路特性方程H=HkqV23其中H0=Az-巾=4-983110=14Pg103汇9.81,8丨+习e820.k-于=0.02亍3.23"10n:2gd53.14<9.8105.04故管路特性方程H=143.23105CC/2离心泵特性方程H=：28-6105cp2两式联立28-6105qV2=14-3.23105qV2得工作点下的流量与压头33qv=3.8910m/s,H=18.92m(2)当改送密度为1200kg/m3的碱液时，泵特性方程不变，此时管路特性方程98.1120012.39.81流动进入阻力平方区，且阀门开度不变，则k不变因此管路特性方程变为H=12.33.23105q/2将该方程与泵特性方程联立28-6105qv2=12.33.23105q/2得新工作点下流量及压头'33'qv=4.12x：10m/s,H=17.78m【2-5】在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一敞口高位槽，如习题2-5附图所示。

已知高位槽液面比贮水池液面高出10m，管内径为75mm，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400m流体流动处于阻力平方区，摩擦系数为0.03流体流经换热器的局部阻力系数为=32离心泵在转速n=2900r/min时的H—qV特性曲线数据见F表31cv/ms-00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.008H/m2625.524.5232118.515.5128.5习题2-5a附图试求：（1）管路特性方程；（2）工作点的流量与扬程；（3）若采用改变转速的方法，使第2-3)问求得的工作点流量调节到3.510^m3/s,应将转速调节到多少？（参看例管路特性方程2二H°kqV=100=10mH2「9.81:0.034005•324(0.075)5(0.075)4=5.02105H=105.02105qV工作点的流量与扬程管路特性曲线的qv与计算值如下qV/m3s10.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.008H/m1010.51214.51822.62834.642.1工作点流量qVA二0.0045m3/s，扬程Ha=19.8H2O3⑶将工作点流量从qvA=0.0045m/s调节到CVc=0.0035^/s，泵的转速应由2900r/min调已知d=0.075m,l-e节到多少?将Cvc=0.0035m3/s代入管路特性方程，求得52HC=105.0210(0.0035)=16.1mH2O等效率方程H二KVq系数一存冷厂"06得等效率方程H=1.31106qJ等效率方程的计算值如下/31qv/ms—00.0010.0020.0030.0040.0045H/m01.315.2411.82126.5从n=2900r/min的泵特性曲线与等效率曲线的交点D，得到3qVD=0.004m/s,HD=21mH2OE-7臺流量为qVc=0.0035m3/s时的转速为九讥釜二2900°0S=2538r/minnDnD2900「25382900100=12.5%转速变化小于20%，效率基本不变。

2-8】用型号为IS65-50-125的离心泵，将敞口水槽中的水送出，吸入管路的压头损失为4m,当地环境大气的绝对压力为98kPa试求：（1）水温20C时泵的安装高度，（2）水温80C时泵的安装高度解已知环境大气压力P98kPa（绝压）吸入管xHf=4m（H2O），查得泵的汽蚀余量Ah=2m(1)20C的水，饱和蒸气压Pv=23.38kPa，密度卜=998.2kg/m3最大允许安装高度为Hg允许=Po-Pv?g3(9823.38)10998.29.81_2_4=1.62m输送20C水时，泵的安装高度Hg<1.62m3最大允许安装高度为Hg允许罟”“⑵80C的水，饱和蒸气压Pv=47.38kPa，密度-971.8kg/m(98_47.38)匚2…69m971.89.81输送80C水时，泵的安装高度Hg乞_069m【2-9】用离心泵将密闭容器中的有机液体送出，容器内液面上方的绝压为85kPa在操作温度下液体的密度为850kg/m3,饱和蒸汽压为72.12kPa吸入管路的压头损失为1.5m，所选泵的允许汽蚀余量为3.0m现拟将泵安装在液面以下2.5m处，问该泵能否正常操作？解泵的最大允许安装高度Hg允许=P0-Pv=?gHf_(85_72.12)103-850x9.81—3.0—1.5=—2.96m而实际安装高度Hg实二一2.5mHg允，说明此泵安装不当，泵不能正常操作，会发生汽蚀现象。

为保证泵的正常操作，泵应至少安装在液面下方3.5m或更低2-10】用离心泵输送80C热水，今提出如下两种方案（见习题2-10附图）若两方案的管路长度（包括局部阻力的当量长度）相同，离心泵的汽蚀余量F=：2m试问这两种流程方案是否能完成输送任务？为什么？环境大气压力为101.33kPa习题2-10附图解水在80C时饱和蒸气压pV=47.38kPa，密度P=971.8kg/m3，汽蚀余量ih=2m,大气压力P0=101.33kPa最大允许安装高度为一PpVHg允许=—-h-3Hf』1蠶寫10亠—、Hf第(2)方案的安装高度Hg=7m，大于Hg允许，不能完成输送任务第⑴方案的安装高度Hg=_1m若一1乞3.66—…则'Hf<4.66m水柱时可以用。