化工原理课后思考题答案 王志魁

第二章流体输送机械

2-1流体输送机械有何作用？

答：提高流体的位能、静压能、流速，克服管路阻力。

2-2离心泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体？启动后，液体在泵内是怎样提高压力的？ 泵入口的压力处于什么状体？

答：离心泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气的密度很小，所产生的离心 力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能 输送液体（气缚）；

启动后泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体 沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流 到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。

泵入口处于一定的真空状态（或负压）

2-3离心泵的主要特性参数有哪些？其定义与单位是什么？

1、流量 qv:单位时间内泵所输送到液体体积，m3/s, m3/min, m3/h.。

2、扬程 H：单位重量液体流经泵所获得的能量，J/N，m

3、功率与效率：

轴功率 P：泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。

有效功率Pe：

效率：

2-4离心泵的特性曲线有几条？其曲线的形状是什么样子？离心泵启动时，为什么要关闭出 口阀门？

答：1、离心泵的 H、P、与 qv之间的关系曲线称为特性曲线。共三条；

2、离心泵的压头 H一般随流量加大而下降

离心泵的轴功率 P在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。

与 qv先增大，后减小。额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点，对应 的值称为最佳工况参数。

3、关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电动机。

2-5什么是液体输送机械的扬程？离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的？液体的流量、 泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响？

答：1、单位重量液体流经泵所获得的能量

2、在泵的进、出口管路处分别安装真空表和压力表，在这两处管路截面1、2间列伯努 利方程得：

3、离心泵的流量、压头均与液体密度无关，效率也不随液体密度而改变，因而当被输送 液体密度发生变化时，H-Q与η-Q曲线基本不变，但泵的轴功率与液体密度成正比。当被输

送液体的粘度大于常温水的粘度时，泵内液体的能量损失增大，导致泵的流量、扬程减小， 效率下降，但轴功率增加，泵的特性曲线均发生变化。

2-6在测定离心泵的扬程与流量的关系时，当离心泵出口管路上的阀门开度增大后，泵出口 压力及进口处的液体压力将如何变化？ 答：泵出口压力变小，进口处真空度增加

2-7离心泵操作系统的管路特性方程是怎样推导的？它表示什么与什么之间的关系？

答：当离心泵安装到特定的管路系统中操作时，若贮槽与受液槽两液面保持恒定，则泵对单 位重量(1N)流体所做的净功为，忽略 令，

得管路特性方程

2-8管路特性方程中的与 k的大小，受哪些因素影响？

答：与液面高度差和静压差有关。k与管路长度、管径、摩擦系数及局部阻力系数有关。 2-9离心泵的工作点是怎样确定的？流量的调节有哪几种常用的方法？

答：1、离心泵在管路中正常运行时，泵所提供的流量和压头应与管路系统所要求的数值一致。

安装于管路中的离心泵必须同时满足管路特性方程与泵的特性方程，即管路特性方程和泵的 特性方程 H =f(Q)，联解上述两方程所得到两特性曲线的交点，即离心泵的工作点。

2、改变口阀开度（改变管路特性曲线）；改变泵的转速（改变泵的特性曲线）；离心泵并 联操作；离心泵的串联操作。

2-10何谓离心泵的气蚀现象？如何防止发生气蚀？

答：1、当叶片入口附近的最低压力等于或小于输送温度下液体的饱和蒸汽压时，液体将 在此处汽化或者是溶解在液体中的气体析出并形成气泡。含气泡的液体进入叶轮高压区后， 气泡在高压作用下急剧地缩小而破灭，气泡的消失产生局部真空，周围的液体以极高的速度 冲向原气泡所占据的空间，造成冲击和振动。金属表面受到压力大，频率高的冲击而剥蚀以 及气泡内夹带的少量氧气等活泼气体对金属表面的电化学腐蚀等，使叶轮表面呈现海绵状、 鱼鳞状破坏。这种现象称为汽蚀。

2、为了避免气蚀的发生，泵的安装高度不能太高，可用泵规格表中给出的气蚀余量对泵 的安装高度加以限制。

2-11影响离心泵最大允许安装高度的因素有哪些？

答：最大允许安装高度；环境大气压，工作温度下的液体饱和蒸气压，允许气蚀余量，吸入 管路的压头损失。

2-12往复泵有没有气蚀现象？

答：往复泵一样有气蚀问题，只是相对较小，但在实际使用中一样需要满足入口压力要求。 2-13往复泵的流量由什么决定？与管路情况是否有关？ 答：；往复泵的流量由泵缸尺寸、活塞行程及往复频率所决定，(即单位时间内活塞扫过的 体积)。与管路情况（几乎）无关。

2-14往复泵的扬程（对液体提供压头）与什么有关？最大允许扬程是由什么决定的？ 答：1、2、最大允许扬程由泵的机械强度、密封性能及电动机的功率等决定。 2-15何谓通风机的全风压？其单位是什么？如何计算？

答：全风压：单位体积气体流经通风机后所获得的总机械能。单位是 Pa，

2-16通风机的全风压与静风压及动风压有什么关系？ 答：全风压为静风压和动风压之和。

2-17为什么通风机的全风压与气体密度有关？在选用通风机之间，需要把操作条件下的全风

压用密度换算成标定条件下的全风压。但为什么离心泵的压头 H与密度无关？ 答：因为通风机全压，所以和密度有关

离心泵的理论压力

第三章沉降与分离

3-1固体颗粒与流体相对运动时的阻力系数在层流层区（斯托克斯区）与湍流区（牛顿区） 有何不同？

答：10-4< Re <2的区域称为层流区或斯托克斯定律区。；

湍流区或牛顿（Newton）定律区（500< Re<2x105）

3-2球形颗粒在流体中从静止开始沉降，经历哪两个阶段？何谓固体颗粒在流体中的沉降速 度？沉降速度受哪些因素影响？ 答：1、加速阶段和等速阶段

2、匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度ut称为沉降速度 3、影响因素由沉降公式可以确定。dp、、及阻力系数有关。

重点掌握层流区

3-3固体颗粒在流体中沉降，其雷诺数越大，流体粘度对沉降速度的影响如何？ 答：粘度越大沉降速度越小。

3-4固体颗粒在流体中沉降，其沉降速度在层流层区（斯托克斯区）和湍流区（牛顿区）与 颗粒直径的关系有何不同？

答：沉降速度在层流层区（斯托克斯区），与颗粒粒径的平方成正比；

在湍流区（牛顿区），与颗粒粒径的平方根成正比。

3-5某微小颗粒在水中按斯托克斯定律沉降，试问在 50℃水中的沉降速度与在 20℃水中的沉

降速度比较，有何不同？

答：按照沉降速度在层流层区（斯托克斯区），液体温度升高，粘度降低，密度降低，所以沉

降速度增加。

3-6球形颗粒于静止流体中在重力作用下的自由沉降都受到哪些力的作用？其沉降速度受哪 些因素影响?

答：重力，浮力，阻力；沉降速度受 dp、、及阻力系数有关

3-7利用重力降尘室分离含尘气体中的颗粒，其分离条件是什么？ 答：

3-8何谓临界粒径？何谓临界沉降速度？

答：临界粒径：能 100%除去的最小粒径；临界沉降速度。

3-9用重力降尘室分离含尘气体中的尘粒，当临界粒径与临界沉降速度为一定值时，含尘气 体的体积流量与降尘室的底面积及高度有什么关系？ 答：成正比

3-10当含尘气体的体积流量一定时，临界粒径及临界沉降速度与降尘室的底面积WL有什么 关系。 答：成反比

3-11如果已知含尘气体中的临界沉降速度，如何计算多层隔板式降尘室的气体处理量？ 答：

3-12何谓离心分离因数？提高离心分离因数的途径有哪些？ 答：离心分离因数：同一颗粒所受到离心力与重力之比； 3-13离心沉降与重力沉降有何不同？

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