化工原理第2章流体输送机械典型例题解.doc

WORD资料 下载可编辑 PAGE 技术资料专业分享 化工原理典型例题题解 第2章 流体输送机械 例1 离心泵的工作点 用某一离心泵将一贮罐里的料液送至某高位槽 ，现由于某种原因，贮罐中料液液面升高，若其它管路特性不变，则此时流量将（ ）。 A 增大 B 减少 C不变 D 不确定 例 2 附图 例2 附图 解：该题实际上是分析泵的工作点的变动情况。工作点是泵特性曲线与管路特性曲线的交点，其中任何一条特性曲线发生变化，均会引起工作点的变动，现泵及其转速不变，故泵的特性曲线不变。将管路的特性曲线方程式列出 现贮槽液面升高，增加，故管路特性曲线方程式中的截距项数值减小，管路特性曲线的二次项系数不变。由曲线1变为曲线2，则工作点由A点变动至B点。故管路中的流量增大，因此答案A正确。 例2 离心泵压头的定义 离心泵的压头是指（ ）。 A 流体的升举高度； B 液体动能的增加； C 液体静压能的增加； D 单位液体获得的机械能。 解：根据实际流体的机械能衡算式 He=(Z2-Z1)+(P2-P1)+(u22-u12)/2g+ΣHf 离心泵的压头可以表现为液体升举一定的高度(Z2-Z1)，增加一定的静压能(P2-P1)/(gρ)，增加一定的动能(u22-u12)/(2g)以及用于克服流体流动过程中产生的压头损失ΣHf等形式，但本质上离心泵的压头是施加给单位液体（单位牛顿流体）的机械能量J(J/N=m).故答案D正确。 例3离心泵的安装高度Hg与所输送流体流量、温度之间的关系 分析离心泵的安装高度Hg与所输送流体流量、温度之间的关系。 解：根据离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r，计算泵的最大允许安装高度的计算公式为 (1) 首先分析离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r的定义过程。在泵内刚发生汽蚀的临界条件下，泵入口处液体的静压能和动能之和(P1,min/gρ+u12/2g)比液体汽化的势能(Pv/gρ)多余的能量(uk2/2g+ΣHf(1-k))称为离心泵的临界汽蚀余量，以符号(NPSH)C表示，即 (2) 由（2）式右端看出，流体流量增加，（NPSH）C增加，即必须的汽蚀余量(NPSH)r增加。由（1）式可知，液体流量增加，泵的最大允许安装高度应减少。根据(NPSH)C的定义可知，当流量一定而且流动状态已进入阻力平方区时(uk2/2g+ΣHf(1-k)，均为确定值)，(NPSH)C只与泵的结构尺寸有关，故汽蚀余量是泵的特性参数，与所输送流体的蒸汽压PV无关。由（1）式可知，若流体温度升高，则其PV值增加，从而应减小。 例4 离心泵的组合使用 现需用两台相同的离心泵将河水送入一密闭的高位槽，高位槽液面上方压强为1.5atm（表压强），高位槽液面与河水水面之间的垂直高度为10m，已知整个管路长度为50m（包括全部局部阻力的当量长度），管径均为50mm，直管阻力摩擦系数λ=0.025。单泵的特性曲线方程式为（式中He的单位为m；qv 的单位为m3/s）。通过计算比较该两台泵如何组合所输送的水总流量更大。 解：泵的组合形式分为串联和并联，由此单泵的特性曲线方程写出串联泵和并联泵的特性曲线方程 （1） （2） 自河水水面至密闭高位槽液面列出管路特性曲线方程 将有关数据代入 整理得： （3） 若采用串联，联立方程（1）（3）得 若采用并联，联立方程（2）（3）得 可见，对于该管路应采用串联，说明该管路属于高阻管路。为了充分发挥组合泵能够增加流量，增加压头的作用，对于低阻管路，并联优于串联；对于高阻管路，串联优于并联。 例5 分支管路如何确定泵的有效压头和功率 用同一台离心泵由水池A向高位槽Ｂ和Ｃ供水，高位槽Ｂ和Ｃ的水面高出水池水面Ａ分别为ＺB＝25m,Zc=20m。当阀门处于某一开度时，向Ｂ槽和Ｃ槽的供水量恰好相等，即ＶB＝ＶC＝4。管段长度，管径及管内摩擦阻力系数如下： 管段 管长（包括Σle）,m 管径,mm 摩擦系数λ ED 100 75 0.025 DF 50 50 0.025 DG 50(不包栝阀门) 50 0.025 求（1）泵的压头与理论功率； （２）支管ＤＧ中阀门的局部阻力系数。 例 5 附图 解