化工原理练习试题二答案

化 工 原 理 练 习 题 二

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一、填空

1、离心泵起动时要 充水灌泵 、 关出口阀 。

2、原来输送水的离心泵，现改用于输送某种水溶液，水溶液的重度为水的1.2倍，其它的物理性质可视为与水相同，管路状况不变，泵前后两开口容器液面垂直距离不变，问(1)流量有无改变 Q不变 ，(2)压头有无改变 压头无变化 ，(3)泵的功率有无改变 增加l.2倍。

3、离心泵在什么情况下容易产生气蚀(1)液体温度过高，(2)进口管路阻力过大，(3)流体沸点低，(4)安装高度过大。

4、离心泵的工作点是 泵的特性 曲线与 管道特性 曲线的交点。 5、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生 气蚀 现象。 6、密度为3000kg／m3的粒子在60℃的空气中沉降，则服从斯托克斯公式的最大颗粒直径为 70.2 μm(已知60℃的空气P＝1.06kg／m3，μ＝2×10-5Pa·s，滞流区内10-4＜Re≤1）。

7、固体颗粒在空气中沉降，颗粒受 重力、浮力、阻力，等几种力的作用。其沉降速度为

ut4gdp(p)3

8、降尘室和沉降槽为气固或液固两相分离设备，它们的生产能力与该设备的 长度和宽度 有关，与 高度 无关。

9、旋风分离器当切向进口速度相同时，随着旋风分离器的直径增大．其离心分离因数越 小；而离心分离机随着转鼓直径的增大其离心分离因数越 大 。

10、在低阻管路系统中，适宜使用离心泵的 并 联，主要用于增加 流量 ；在高阻管路系统中，适宜使用离心泵的 串 联，主要用于增加 扬程 。

11、往复泵、齿轮泵均为 正位移 泵，其流量调节应采用 旁路调节方式 ；旋涡泵开车时出口阀应 开启 ，其流量调节应采用 旁路调节方式 。

12、气体输送机械若为了得到高压气体，压缩比较大时，为减少压缩功，应采用 多级压缩 。

二、在一板框过滤机上过滤某种悬浮液，在0.1MPa(表压)下20分钟可在每m2过滤面积上得到0.197m3的滤液，再过滤20分钟又得到滤液0.09m3，试求共过滤1小时可得总滤液量为多少m3。

解：由过滤方程可得： q22qqeK 0.197220.197qe2060K (0.1970.09)22(0.1970.09)qe(2020)60K则解得： qe0.022m3/m2 K3.96108m/s q20.044q3.961081小时获得的总滤液量(1m２过滤面积上)q满足下式：q20.044q3.961083600q0.356m3/m21小时获得的总滤液量(1m２过滤面积上)为0.356m3

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三、需将30m3/h、20℃的水由敞口水池送至塔顶，塔顶压力（表压）为0.5kgf/cm2，与取水池水面的高差为10m。输水管管径为Φ×4，长18m，管线局部阻力系数Σζ=13（阀门全开时），摩擦系数λ=0.01227+0.7543/Re0.38。试求：（1）输送所需的理率（kW）；（2）若泵在转速n=2900r/min时的特性可近似用下式表示

扬程： He=22.4+5Qe－20Qe2 效率： η=2.5Qe－2.1Qe2

式中He的单位为m，Qe的单位为m3/min。求最高效率点的效率并评价此泵的适应性；（3）若此泵适用，用关小阀门调节流量，求调节阀门消耗的功率；（4）若（2）的泵不用改变阀门的开度而改变转速调节流量，试求转速应调节到多少？ 解：（1）求输送所需的理率N，应先求出工作点的扬程H0，本小题泵的特性曲线未知，只能求出管路所需的压头He，在工作点He= H0，p1、p2均取表压计算，则管路两端的总势差：

p0.59.807104H0Z1015m

g10009.807uQ3036001.62m/s 220.785d0.7850.08120℃水的粘度为1.005cP。

Redup0.0811.62100051.30610

1.0051030.012270.7543/(1.305105)0.380.02098(0.020918/0.08113)325K2.6210h/m360022d4g360023.1420.08149.81H152.6210330217.4m理率NQHg(30/3600)17.410009.811422W1.42KW（2）

8(l/d)2 / 5

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2.5Q2.1Q2ddQ2.522.1Q0Q0.595m3/minmax2.50.5952.10.59520.744当Q30m3/h0.5m3/min时 该泵的效率为2.50.52.10.50.7250.7250.97497.4%92%max0.744计算结果表明该泵适应（3）

2

如图，原管路（阀门全开）时Q2=30m/h所需的压头为H=17.4m，此泵在原管路中的工作点A1下的流量Q1>Q2，所以要关小阀门，工作点由A1变到A2，流量调到Q2=30m3/h，此时管路所需压头为泵的新工作点的压头H2，H2必需满足泵的特性曲线方程：

3

H222.450.5200.519.9m

则调节阀消耗的功率为

NQ2(H2H1)g0.5(19.917.4)10009.81282W0.282KW

60600.7253 / 5

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（4）改变泵的转速，使工作点从A1变到a（如上图）：Qa=Q2=30m3/h，H=17.4m。为了求工作点的离心泵转速，利用等效率方程：

HkQ217.4k0.52k69.6min2/m5 H69.6Q2

与离心泵特性曲线方程联立求解：

Q20.0558Q0.250

解此一元二次方程得在转速为2900r/min时泵特性曲线上b点的:

Qb0.5287m3/min

代入泵的特性曲线方程求得b点的扬程为

Hb19.5m

naQanbQbnanbQa0.529002743r/minQb0.5287

转速变化率290027430.0545.4%20%

2900

转速变化率在允许范围内，所以通过改变转速来调节流量理论上可行。

四、用某离心油泵从贮槽抽送液态，贮槽液面恒定，液面上方压强为650kPa〔绝压)，泵安装于槽液面以下1.5m处。吸入管路的压头损失为1.5m。在输送条件下异丁烷的密度为530kg／m3．饱和蒸气压为635kPa。输送流量下允许气蚀余量为3.5m，试问该泵能否正常操作？

解：本题为核算离心油泵的安装问度是否合适，即能否避免气蚀现象的发生，先计算允许安装高度，再与已知的安装高度进行比较。

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papVHgmaxhhfggpa650kPapv635kPah3.5m

hf1.5m(650635)103Hgmax3.51.52.11m,5309.81已知泵的实际安装高度为-1.5m，大于允许安装高度，表明离心泵的实际安装高度偏高，可能发生气蚀现象，泵不能正常操作。

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