流体输送设备作业201110(附答案)

28、离心泵在工作时，其工作点是由离心泵的 特性曲线 和

管路的 特性曲线 确定

29、被输送流体的温度提高，对提高泵的安装高度 不利 ；提高上游容器的操作压强，则对安装高度 有利 。

一：问答题

1、根据化工原理所学内容，提出一种 测量液体粘度的简易方法并叙述其原理。 依式Δp=32μuρ/d2选定 一长1，管径d，用U形压差计测压差Δp，用测速管测速u,即可用上式算出粘度μ。

2、离心泵发生“汽蚀”的主要原因是什么？

原因是叶轮进口处的压力降至被输送的饱和蒸汽压，引起部分流件汽化 3、离心泵的气缚现象与气蚀现象的概念，危害及避免措施。

4、离心泵与旋涡泵在操作上有什么不同？ 离心泵：用出口阀调节流量；启动时关出口阀。 旋涡泵：用回流支路来调节流量，启动时出口阀全开。

5、为什么调节流量的阀门一般均不装在离心泵的吸入管路上？

3∵(pa-p1)/ρg=Z1+u1 2/2g+Σhfs P1随6Σhfs增大而降低

泵的吸上高度不仅与允许吸上“真空度”Hs有关，还与泵吸入管内的压头损失有关而6Σhfs又与Σle成正比。为了保证泵在实际操作中不发生气蚀现象要尽量减小吸入管的阻力。这就要求吸上管路短而直且无调节阀门，以使6Σhf尽量小。因此，调节流量的阀门一般不装在吸入管路上，而装在出口管路上。 6、为什么离心泵的壳体要做成蜗壳形？

使部分动能有效地转变为静压能，减少能量损失

7、用一单级悬壁式B形离心泵，将水由槽A送到槽B试问：

（1）为了调节流量，拟装一调节阀，应装在何处？说明理由

（2）调节阀开大时试说明装在泵进口和出口处的真空表及压力表将如何变化？

① 装在泵的出口。因装上吸入管阻力提高，使安装高度降低，在条件不变的情

况下，会容易造成汽车蚀发生，损坏叶轮，所以应装在出口。 5分 ② 在0-0与1-1之间列能量平衡式（柏式）： 5分 EO=gZ1+U1 2/2+P1/р+∑hf0-1 ∴EO=const. gZ1=const. ∵阀门大时，U↑

而U↑导致∑hf0-1↑和U1 2/2↑，从而导致P1/ρ↓ 即：P1上的读数（真空度）增大（而绝对压力下降）。 在0-0与2-2之间列柏式： W+EO=gZ2+U2 2/2+ p2/ρ+∑hf0-2

∵阀开大使U2↑导致U1 2/2↑和∑hf0-2↑

另一方面泵的新工作点处H下降（亦即W下降），故P1/ρ也下降 ∴压力表2的读数P2也降低。

二、计算题

1 . 在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26m³/h时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152kPa和24.7kPa，轴功率为2.45kw，转速为2900r/min，若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m，泵的进出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略 不计，试求该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。 解：取20 ℃时水的密度ρ=998.2 Kg/m 在泵出口和入口处列伯努利方程

u1/2g + P1/ρg + Η = u1/2g + P2/ρg + Ηf + Z ∵泵进出口管径相同, u1= u2

不计两测压口见管路流动阻力 Ηf = 0 ∴ P1/ρg + Η = P2/ρg + Z

Η = (P2- P1)/ρg + Z = 0.4 + (152+24.7)×10/998.2×9.8 =18.46 m

该泵的效率 η= QHρg/N = 26×18.46×998.2×9.8/(2.45×10×3600) = 53.2.﹪

3

3

2

2

3

2、一敞口高位水槽A中水流经一喉径为14mm的文

A A 丘里管，将浓碱液槽B中的碱液（密谋为1400 kg/m3）

抽吸入管内混合成稀碱液送入C槽，各部分标高如附

8m 8图所示；输水管规格为φ57×3mm，自A至文丘里喉

M 部M处管路总长（包括所有局部阻力损失的当量长

1.5m 1C 度在内）为20m，摩擦系数可取0.025。

1m B B （1） 当水流量为8m3/h时，试计算文丘里喉部M处1C 的真空度为多少mmHg；

（2） 判断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内（说明判断依据）。如果能被吸入，

吸入量的大小与哪些因素有关？ 解1：主管道uVs/A(8/3600)/[(/4)0.0512]1.09m/s (1)文丘里喉部M处u2Vs/A2(8/3600)/[(/4)0.0142]14.4m/s 在高位水槽上面与M处界面间的列柏努利方程得：

p2/g(Z1Z2)(u2/2g)(1/d)(u2/2g)814.42/2g0.025(20/0.051)(1.092/2g) 3.16mH2O232mmHg(真空度）2(2) h碱碱＝水h水 h水＝1.5×1400/1000＝2.1mH2O(<3.16mH2O)（真空度） 故浓碱液能被吸入管内。在B槽液面与M处水平截面间的列柏努利方程得：

Pa/(g)hu2/(2g)P2/(g)hf 吸

(PaP2)/(g)hu2/(2g)hf 吸

可见吸入量的大小不仅与M处的真空度、B槽液面与M处的位差有关，而且与吸入管的管路情况（管径、管长、粗糙度等）有关。

5、用一离心泵将冷却水由贮水池送至高位槽。已知高位槽液面比贮水池液面高出10m，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400m，管内径为75mm，摩擦系数为0.03。该泵的特性曲线为H180.6106Q2，试求：

(1) 管路特性曲线 (2) 泵工作时的流量和扬程 知： h10m lle400m d0.075m 0.03

H180.6106Q2 求：(1) HefQe (2) Q、H

2p2p1u2u128lle解：(1) 由 Hez2z124Qe2

g2gdgd8400Qe2104.1795105Qe2 得 He100.03240.075g0.075(2) 而 H180.6106Q2

所以 104.1795105Q2180.6106Q2 解之： Q83332.803410m/s10.09m/h 510.179510所以 H104.17951052.8034103213.2846m

6、4如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为83×3.5mm，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面

3

高度H1为4.8m，压力表安装位置离贮槽的水面高度H2为5m。当输水量为36m/h时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg，压力表读数为2.452×53

10Pa，泵的效率为70%，水的密度为1000kg/m，试求： （1）求泵的扬程和升扬高度？

（2）泵所需的实际功率为多少kW？

2

（3）真空表的读数为多少kgf/cm？ 3 3‘ 解：（1）两槽液面的高度差H

在压力表所在截面2-2´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程 以贮槽液面为基准水平面，得：

H 22u3pu2p2gH3hf,23 gH222H2 H1 0 0‘ 2 2‘ 1 1‘ 其中，

hf,234.9J/kg, u3=0, p3=0, p2=2.452×105Pa, H2=5m, u2=Vs/A=2.205m/s 2.20522.45210.929.74m 代入上式得： H529.8110009.819.81在1-1和2-2截面上列伯努利方程

2u12p1u2pgZ1HegZ22hf,22 22He30.46m

（2）泵所需的实际功率

在贮槽液面0-0´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：

22u0p0u3pWegH3hf,03 gH022 其中， hf,036.8.9J/kg, u2= u3=0, p2= p3=0, H0=0， H=29.4m 36100010kg/s 3600N故 NeWsWe2986.4w， η=70%， Ne4.27kw

代入方程求得： We=298.J/kg， WsVs（3）真空表的读数

在贮槽液面0-0´与真空表截面1-1´间列柏努利方程，有：

2u0p0u12p1gH1hf,01 gH022其中，

hf,011.96J/kg, H0=0， u0=0, p0=0, H1=4.8m, u1=2.205m/s 2.2052p11000(9.814.81.96)5.15104Pa代入上式得， 20.525kgf/cm26 用泵将20℃水从敞口贮槽送至表压为1.5×105Pa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）。当阀门为3/4开度时，真空表读数为42700Pa，两测压口的垂直距离为0.5m，忽略两测压口之间的阻力，摩擦系数可取为0.02。试求：

(1)阀门3/4开度时管路的流量(m3/h)； (2)压强表读数（Pa）； (3)泵的压头（m）；

(4)若泵的轴功率为10kW，求泵的效率；

(5)若离心泵运行一年后发现有气缚现象，试分析其原因。 16m 解：（1）阀门3/4开度时管路的流量(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：

3m 2u0p0u12pz0z11hf,01

2gg2gg其中，

hf,01llu12u12200.020.204u12,

d2g0.129.81 z0=0， u0=0, p0=0（表压）, z1=3m, p1=-42700Pa（表压） 代入上式，得： u1=2.3m/s， Q=

4d2u65m3/h

(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：

22u3pu2p2z33hf,23 z22gg2ggp22.321.51051002.321600.02 3.5 2g1000g1000g0.129.81解得， p2=3.23×10Pa（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，

5p2p13.231050.427105H(z2z1)Hf0.50 g10009.8137.8m（4） 泵的有效功率

HQ37.86510006.687kw 1023600102故Ne/N66.87%Ne（5） 若离心泵运行一年后发现有气缚现象，原因是进口管有泄露。