化工原理计算题解答(5)

径为75mm，换热器的压头损失为32性能如下表所示： Q/(m3/s) H/m

0 26

0.001 25.5

u22g，摩擦系数可取为0.03。此离心泵在转速为2900rpm时的

0.002 24.5

0.003 23

0.004 21

0.005 18.5

0.006 15.5

0.007 12

0.008 8.5

试求：（1）管路特性方程；

（2）泵工作点的流量与压头。

解：（1）管路特性曲线方程： He??P??Z?12g?u?2?g?hf??Z??hl?f

??Z??l??ldeu22g4000.075?hf ??Z?(?12?9.81?ldQe?32)u22g2

He?10?(0.03??32)?(0.785?0.0752)

?10?5.019?105Q2

（2）在坐标纸中绘出泵的特性曲线及管路特性曲线的工作点：

Q?0.0045m3H(m)363432302826242220泵特性曲线 管路特性曲线sH?20.17m

18161412108

37．用离心泵将水从贮槽输送至高位槽中，两槽均为敞口，且液面恒定。现改为输送密度为1200 kg/m3

0.0000.0020.0040.0060.008Q(m/s)3的某水溶液，其它物性与水相近。若管路状况不变，试说明：

（1）输送量有无变化？ （2）压头有无变化？ （3）泵的轴功率有无变化？ （4）泵出口处压力有无变化？ 解：?变化时，泵特性曲线不变。 管路特性曲线 He??Z??P?BQ2?g??Z?BQ 不变

2（1） 输送量不变； （2）压头不变；

（3） 轴功率：

21

P?Pe??QH?g? 增加

（4）在贮槽液面1-1′和泵出口2-2′间列柏努力方程：

p1?12gu1?Z1?He?2p2?g?g?12gu2?Z2?2?hf

?12 简化：p2??g?He?u2?Z2?2g??工作点Q，He不变，???hf? ?fu?h不变

即P2随?的增加而增加。

38．用离心泵向设备送水。已知泵特性方程为H?40?0.01Q，管路特性方程为

He?25?0.03Q，两式中Q的单位均为m3/h，H的单位为m。试求该泵的输送量；

22 解： H?40?0.01Q

He?25?0.03Q

2222

联立： 40?0.01Q?25?0.03Q 解得：Q?19.36m

39．用型号为IS65-50-125的离心泵将敞口贮槽中80℃的水送出，吸入管路的压头损失为4m，当地大气压为98kPa。试确定此泵的安装高度。

解：查附录：800C水，Pv?0.4736?10Pa, IS65-50-125泵气蚀余量 NPSH=2.0m 泵允许安装高度： Hg允3h

5??971.8kgm3

?P0?Pv?g98?10?3?(NPSH)允??h5f吸入

=

?0.4736?10971.8?9.81?2.0?4

=?0.69m

为安全起见，再降低0.5m，即Hg??0.69?0.5??1.2m 即泵需要安装在水槽液面以下1.2m或更低。

22

40．用油泵从贮槽向反应器输送44℃的异丁烷，贮槽中异丁烷液面恒定，其上方绝对压力为652kPa。泵位于贮槽液面以下1.5m处，吸入管路全部压头损失为1.6m。44℃时异丁烷的密度为530kg/m3，饱和蒸汽压为638 kPa。所选用泵的允许汽蚀余量为3.5m，问此泵能否正常操作？ 解：泵允许的安装高度： Hg允?P0?Pv?g?(NPSH)允??hf吸入

（652?638）?10 ?530?9.813?3.5?1.6

??2.4m

Hg定?Hgy允?此泵安装不当，会发生气蚀现象。

41．用内径为100mm的钢管将河水送至一蓄水池中，要求输送量为70m3/h。水由池底部进入，池中水面高出河面26m。管路的总长度为60m，其中吸入管路为24m（均包括所有局部阻力的当量长度），设摩擦系数?为0.028。 今库房有以下三台离心泵，性能如下表，试从中选用一台合适的泵，并计算安装高度。设水温为20℃，大气压力为101.3kPa。（略）

序号 1

IS100-80-125

100 2

IS100-80-160

100 60

3

解：在河水与蓄水池面间列柏努力方程，并简化： He??Z?IS100-80-200

100

50 32 54

2900

76

3.6

60

20 36

2900

78 65

4.0 3.0

型号

Q，m3/h 60

H，m 24

2900

78 70

4.5 3.5

n，rpm

?，％

（NPSH）允

4.0

67

?hQf??Z??l??ldeu22g

其中：u?0.785d2?3600?2.48m 2s0.785?0.1602.48270 ?He?26?0.028?

0.12?9.8123

?31.3m

由Q?70m3h,He?31.3m 选泵IS100-80-160

3 气蚀余量以Q?100m20C水，??998.2P0?Pv0hm3下(NPSH)允?4.0计 Pv?2.338kPa

kg Hg允??g?(NPSH)允??hf吸入

?hf吸入??(l??lde)吸入u22g3?0.028?240.1?2.4822?9.81?2.1m

?Hg允?(101.3?2.338)?10998.2?9.81?4.0?2.1?4m

减去安全余量0.5m，实为3.5m。 即泵可安装在河水面上不超过3.5m的地方。

42． 常压贮槽内装有某石油产品，在贮存条件下其密度为760 kg/m3。现将该油品送入反应釜中，输送管路为φ57×2mm，由液面到设备入口的升扬高度为5m，流量为15m3/h。釜内压力为148kPa（表压），管路的压头损失为5m（不包括出口阻力）。试选择一台合适的油泵。

解： u?Vs?36000.785?0.05315?1.89m?42d2s

在水槽液面1?1?与输送管内侧2?2?面间列柏努力方程，简化有：

He??Z??P?12gu2?2?g?h2f

He?5?148?103760?9.813?12?9.81?1.98?5?30.03m

由Q=15m 其性能为； 流量：19.8m 效率：55%

3hHe?30.03m 查油泵性能，选泵60Y-60B

h压头38m轴功率2.6m

3.75kW

允许的气蚀余量 24

43．现从一气柜向某设备输送密度为1.36kg/m3的气体，气柜内的压力为650Pa（表压），设备内的压力为102.1kPa（绝压）。通风机输出管路的流速为12.5m/s，管路中的压力损失为500Pa。试计算管路中所需的全风压。（设大气压力为101.3kPa）

?2 解：PT?(P2?P1)?u2??Pf

2 ???102.1??101.3?0.65????103? ?756.25Pa

1.362?12.5?500

2 25

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