《化工原理》第2章流体输送机械复习题Word格式.docx

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压缩机

10.（3分）泵起动时，先关闭泵的出口开关的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿____________

**答案**降低起动功率，保护电机，防止超负荷而受到损伤;

同时也避免出口管线水力冲击。

11.（3分）若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头＿＿＿，流量＿＿＿，效率＿＿＿，轴功率＿＿＿＿。

***答案***减小减小下降增大

12.离心泵的流量调节阀安装在离心泵＿＿＿管路上，关小出口阀门后，真空表的读数＿＿＿＿，压力表的读数＿＿__＿。

***答案***出口减小增大

13.（2分）流体输送设备按工作原理大致可分为四类即＿＿＿，＿＿，＿＿＿，＿＿＿＿。

***答案***离心式，往复式，旋转式，流体动力作用式

14.（2分）离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生＿＿___＿＿现象。

***答案***气蚀

15.（2分）离心泵的扬程含义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

***答案***离心泵给单位重量的液体所提供的能量。

16.（2分）离心泵叶轮按有无盖板可分为＿＿＿＿，＿＿＿＿＿，＿＿__＿＿。

***答案***敞式半敞式闭式（或开式，半开式，闭式）

17.（2分）离心泵铭牌上标明的流量和扬程指的是＿＿＿＿＿＿＿时的流量和扬程。

***答案***效率最高

18.（3分）用离心泵在两敞口容器间输液,在同一管路中，若用离心泵输送ρ＝1200kg/m3的某液体（该溶液的其它性质与水相同），与输送水相比，离心泵的流量＿＿＿＿＿＿＿,扬程＿＿＿＿＿,泵出口压力＿＿＿＿,轴功率＿＿＿。

（变大,变小,不变,不确定）

***答案***不变不变变大变大

19.（5分）离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：

Q＝0.05m3/s时H＝20m；

管路特性为Q＝0.05m3/s时，He＝18m，则在该流量下，消耗在调节阀门上的压头增值ΔH＝＿＿＿＿＿＿m；

有效功率ΔN＝＿＿＿＿＿＿kw。

***答案***2;

0.981

20.（2分）离心泵起动时，如果泵内没有充满液体而存在气体时，离心泵就不能输送液体。

这种现象称为__________现象。

***答案***气缚

21.（2分）离心泵采用并联操作的目的是________，串联操作的目的是_________。

***答案***提高流量；

提高扬程

22.（2分）风机的风压是指_________的气体通过风机而获得的能量。

***答案**单位体积

23.（2分）离心通风机的性能曲线比离心泵的性能曲线多了一条____________曲线。

***答案***流量与静风压

二、选择题：

1.（2分）离心泵起动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不致超负荷工作，这是因为（）

A.Q启动＝0，N启动≈0；

B.Q启动〉0，N启动〉0；

C.Q启动0，N启动〈0

***答案***A

2.（2分）题号2073第2章知识点100难度容易

离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（）

A.气缚现象B.汽蚀现象

C.汽化现象D.气浮现象

***答案***A.

3.（2分）题号2074第2章知识点100难度容易

离心泵最常用的调节方法是（）

A.改变吸入管路中阀门开度B.改变压出管路中阀门的开度

C.安置回流支路，改变循环量的大小D.车削离心泵的叶轮**答案***B.

4.（2分）离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后能量的值（）

A.包括内能在内的总能量B.机械能

C.压能D.位能（即实际的升扬高度）***答案***B.

5.（2分）已知流体经过泵后，压力增大ΔPN/m2，则单位重量流体压力能增加为（）

A.ΔPB.ΔP/ρC.ΔP/（ρｇ）D.ΔP/（2ｇ）

***答案***C.

6.（2分）当离心泵内充满空气时，将发生气缚现象，这是因为（）

A.气体的粘度太小B.气体的密度太小

C.气体比液体更容易起漩涡

D.气体破坏了液体的连续性

***答案***B.

7.（2分）某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因（）

A.水温太高B.真空计坏了

C.吸入管路堵塞D.排出管路堵塞

8.（2分）题号2089第2章知识点100难度较难

在某校离心泵特性曲线实验装置中泵的安装高度为－1m，泵的入口处装一U形管压差计，则测得入口处的压力（）

A.自始至终大于大气压力

B.随着流量的增大，经历大于大气压力,等于大气压力,小于大气压力三个阶段C.自始至终小于大气压力D.自始至终等于大气压力

9.（2分）一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。

发生故障的原因是（）

A.忘了灌水B.吸入管路堵塞

C.压出管路堵塞D.吸入管路漏气

***答案***D.

10.（2分）离心泵的允许吸上真空度随泵的流量增大而（）

A.增大B.减少C.不变

***答案***B

11.（2分）用离心泵将液体从低处送到高处的垂直距离，称为（）

A.扬程B.升扬高度C.吸液高度

12.（2分）流量调节，离心泵常用（），往复泵常用（）

A.出口阀B.进口阀C.旁路阀

***答案***A、C

13.（2分）输送气体的密度越大，则风机的风压（）

A.越高B.越低C.不变

14.（2分）欲送润滑油到高压压缩机的气缸中，应采用（）。

输送大流量，低粘度的液体应采用（）A.离心泵B.往复泵C.齿轮泵

***答案***C、A

15.（2分）用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是（）。

A.发生了气缚现象B.泵特性曲线变了C.管路特性曲线变了

***答案***C

16.（2分）当离心泵输送的液体的粘度增大时，则其（）

A.扬程减少，流量、效率、轴功率均增大；

B.扬程、流量、效率均降低，轴功率增大

C.扬程、效率增大，流量，轴功率减少；

D.扬程、流量、效率均增大，轴功率减少

17.（2分）离心泵的吸液高度与（）无关

A.排出管路的阻力大小；

B.吸入管路的阻力大小

C.当地大气压D.被输送液体的密度

三、问答题：

1.（12分）何谓离心泵的“气缚”和“气蚀”现象，它们对泵的操作有何危害？

应如何防止？

***答案***

“气缚”：

由于泵内存气，启动泵后吸不上液的现象，称“气缚”现象。

“气缚”现象发生后，泵无液体排出，无噪音，振动。

为防止“气缚”现象发生，启动前应灌满液体。

“气蚀”：

由于泵的吸上高度过高，使泵内压力等于或低于输送液体温度下的饱和蒸汽压时，液体气化，气泡形成，破裂等过程中引起的剥蚀现象，称“气蚀”现象，“气蚀”发生时液体因冲击而产生噪音、振动、使流量减少，甚者无液体排出。

为防止“气蚀”现象发生；

泵的实际安装高度应不高于允许吸上高度。

2.（10分）为什么离心泵可用出口阀来调节流量？

往复泵可否采用同样方法调节流量？

为什么？

***答案***由离心泵的工作点知，改变泵出口阀的开度，使局部阻力改变，而管路特性曲线改变，流量随之改变，此法虽不经济，但对泵运转无其它影响；

而往复泵属容积式泵，压头与流量基本无关，若关闭出口阀，则因泵内压力急剧升高，造成泵体。

管路和电机的损坏，故不宜用出口阀来调节流量。

3.（6分）离心泵的扬程和升扬高度有什么不同？

***答案***离心泵的扬程是指泵给以单位重量液体的有效能量、液体获得能量后，可将液体升扬到一定高度△Z，而且还要用于静压头的增量△P/ρg和动压头的增量△u/2g及克服输送管路的损失压头，而升扬高度是指将液体从低处送到高处的垂直距离，可见，升扬高度仅为扬程的一部分，泵工作时，其扬程大于升扬高度。

4.（8分）当离心泵启动后不吸液，其原因主要有哪些？

***答案***不吸液的原因可能是：

由于灌液不够或底阀不严密而漏液，使泵内存有空气；

由于底阀或吸入管路堵塞；

安装高度过高；

电机接线不正确致使叶轮反转等。

5.（8分）按图写出离心泵开泵及停泵操作程序。

开泵：

关闭阀B一打开阀A一灌液一关闭阀A一启动键K一全开阀B一调节阀A至合适流量。

停泵：

关闭阀A一关闭阀B（若长期停泵可不关，以便放完管路中的液体）一按停止电键K

6.（18分）不同类型的离心泵，其Q-H曲线的形状不同，有的较平（如图A线），有的较陡（图中B线），问：

（1）当用离心泵来输送含有泥浆的液体，其部分泥浆会在管道内沉积，在此种情况下，宜选哪一类型Q-H线的离心泵才能避免流量发生过大的波动？

（2）若用出口阀调节流量，对于哪一种形状的Q一H线离心泵较为理想？

（1）选用Q～H线较陡的泵（即图中的B线），设曲线I为原来的管路特性曲线；

曲线II为后来（阻力增大）的管路特性曲线，从图中可看出对A泵来说，工作点由M1变为M2对应的流量由Qm1到Qm2；

对B泵来说

工作点由C1变到C2对应的流量由Qc1到Qc2两泵流量变化（皆变小）的幅度B泵<

A泵即（Qm1-Qm2）<

（Qc1-Qc2）

（2）对调节流量来说，A泵较好，而调节流量较为灵敏（变化幅度较大），由图中工作点变化可知。

四、计算题：

1.（10分）将20℃的水由水池打至一敞口高位槽中，槽内的水面与水池内的水面的垂直距离为31.6m。

管路总能量损失为50J/kg，流量为20m3/h，试求理论功率为多少kw？

ｇZ1＋ｕ12/2＋P1/ρ＋Ｗe＝ｇZ2＋ｕ22/2＋P2/ρ+∑Wf

Z1＝0，Z2＝31.6m，P1＝P2，ｕ1≈0，ｕ2≈0，∑Wf＝50Ｊ/kg

Ｗe＝ｇZ2＋∑Wf＝9.81×

31.6＋50＝360Ｊ/kg

ms＝20/3600×

1000＝5.556kg/s;

N＝Ｗems＝360×

5.556＝2000Ｊ/s＝2kw

2.（16分）如图所示输水系统。

已知:

管路总长度（包括所有局部阻力当量长度）为100m，从压力表至高位槽所有管长（包括所有局部阻力当量长度）为80m,管路摩擦系数λ=0.025，管子内径为0.05m，水的密度ρ=1000kg/m3,泵的效率为0.8,输水量为10m3/h，求:

（1）泵轴功率N轴=?

（2）压力表的读数为多少kgf/cm2

**答案***

⑴N轴=Ne/η,Ne=ms·

We,ms=10×

1000/3600=2.778kg/s

We--泵对单位质量流体所做的有效功。

选取1-1与2-2截面，并以1-1截面的基准面。

在两截面间做能量衡算：

Z1＋ｕ12/2ｇ＋P1/ρｇ＋He＝Z2＋ｕ22/2ｇ＋P2/ρｇ+∑hf

∵Z1=0Z2=2+18=20mp1=p2=0ｕ1≈0，ｕ2≈0，

We=g·

Z2+ΣhfΣhf=λ（ΣL/d）（u2/2）

u=（V/3600）/[（π/4）d2]=（10/3600）/（0.7852×

0.052）=1.415m/s

Σhf=0.025×

（100/0.05）（1.4152/2）=50.06J/kg;

We=9.81×

20+50.06=246.25J/kg

Ne=Ms·

We=2.778×

246.25=684J/s;

N轴=Ne/0.8=684/0.8=855W

⑵再就3-3与2-2截面做能量衡算，并取3-3为基准面

gZ3+（p3/ρ）+（u32/2）=gZ2+（p2/ρ）+（u22/2）+hf

∵Z3=0Z2=18p2=0u2=0

∴p3/ρ=gZ2+hf-（u32/2）=9.81×

18+λ（l/d）（u32/2）-（u32/2）

=176.58+0.025（80/0.05）×

（1.4152/2）-（1.4152/2）

=176.58+40.04-1.0=215.62J/kg;

P3=ρ×

215.62=215620N/m2

P3=215620/（9.81×

104）=2.198kgf/cm2（表）

3.（18分）如图3B57离心泵将20℃的水由敞口水池送到一压力为2.5at的塔内,管径为φ108×

4mm管路全长100m（包括局部阻力的当量长度，管的进、出口当量长度也包括在内）。

已知：

水的流量为56.5m3/h，水的粘度为1厘泊，密度为1000kg/m3，管路摩擦系数可取为0.024，试计算并回答：

（1）水在管内流动时的流动形态；

（2）管路所需要的压头和功率；

已知：

d=108-2×

4=100mm=0.1m

A=（π/4）d2=3.14×

（1/4）×

0.12=0.785×

10-2m2

l+Σle=100mQ=56.5m3/h

∴u=Q/A=56.5/（3600×

0.785×

10-2）=2m/s

μ=1cp=10-3Pa·

Sρ=1000kg/m3λ=0.024

⑴∵Re=duρ/μ=0.1×

2×

1000/10-3=2×

105>

4000;

∴水在管内流动呈湍流

⑵以1-1面为水平基准面,在1-1与2-2面间列柏努利方程：

∵Z1=0u1=0p1=0（表压）Z2=18mu2=0;

P2/ρg=2.5×

9.81×

103/（1000×

9.81）=25m

Σhf=λ[（l+Σle）/d]（u2/2g）=0.024×

（100/0.1）×

[22/（2×

9.81）]=4.9m;

∴He=18+25+4.9=47.9m

Ne=HQρg=47.9×

1000×

56.5/3600=7.4kw

4.（20分）如图所示，用离心泵将水从贮水池输送到敞口高位槽中，已知高位槽的水面离贮水池的水面高度保持为10m，输送水量用孔板流量计测得。

孔板安装在离高位槽水面0.8m处,孔径为20mm，孔流系数为0.61。

管路为φ57×

3.5mm的钢管，直管长度和局部阻力当量长度之和（包括孔板局部阻力当量长度）为250m，其中贮水池至孔板前测压点A的直管长度和局部阻力当量长度之和为50m。

水的密度为1000kg/m3，水的粘度为1cp,摩擦系数近似为λ=0.3164/Re0.25。

U形管中指示液均为水银,其密度为13600kg/m3。

当水的流量为6.86m3/h时，试确定：

（1）水通过泵所获得的外加能量为多少?

（2）在孔板前测压点A处安装的U形管压力计中指示液读数R1为多少?

⑶孔板流量计的U形管中指示液读数R2为多少?

⑴u=Vs/（0.785d2）=6.86/（0.785×

0.052×

3600）=0.971m/s

Re=0.05×

0.971×

1000/（1×

10-3）=48550

λ=0.3164/Re0.25=0.1364/485500.25=0.0213

取贮水池液面为1-1截面,高位槽液面为2-2截面,列柏努利方程式：

Z1g+p1/ρ+u12/2+We=Z2g+p2/ρ+u22/2+∑h（f1–2）

W=Z2g+∑h（f1–2）=Z2g+λ[（l+∑le）/d]（u2/2）

=10×

9.81+0.0213×

（250/0.05）×

（0.9712/2）=98.1+50.2=148.3J/kg

⑵以A点为2′-2′截面,在1-1与2′-2′截面间列柏努利方程式

Z1g+p1/ρ+u12/2+We=Z2′g+p2′/ρ+u2′2/2+∑h（f1–2′）

（p2′-p1）/ρ=（pA-pa）/ρ=We-Z2′g-（u2/2）-λ[（l+∑le）/d]（u2/2）

=148.3-9.2×

9.81-0.9712/2-0.0213（50/0.05）（0.9712/2）

=148.3-90.252-0.4714-10.04=47.53J/kg;

pA-pa=47.5366×

1000=47.53×

103N/m2

R1=（pA-pa）/[g（ρo-ρ）]=47.53×

103/[9.81×

（13600-1000）]=0.3846m=38.46cm

⑶根据Vs=CoAo[2gR2（ρo-ρ）/ρ];

R2=（Vs/CoAo）ρ/[2g（ρo-ρ）]

式中:

Co=0.61,Ao=0.785×

0.022=3.14×

10-4m2;

Vs=6.86/3600m3/s,

R2={（6.86/3600）[（1/（0.61×

3.14×

10-4）}×

1000/[2×

（13600-1000）]=0.4m=40cm

5.（12分）欲用离心泵将20℃水以30m3/h的流量由水池打到敝口高位槽，两液面均保持不变，液面高差为18m，泵的吸入口在水池液面上方2m处。

泵的吸入管路全部阻力为1mH2O柱，压出管路全部阻力为3mH2O柱，泵的效率为0.6，求泵的轴功率。

若已知泵的允许吸上真空高度为6m，问上述安装高度是否合适？

（动压头可忽略）。

水的密度可取1000kg/m3。

***答案***如图取1－1，2－2截面，并以1－1截面为基准面，列柏努里方程得：

H＝ΔZ＋∑hf（1–2）＝18＋1＋3＝22m

∴N轴＝QHρ/（102η）

＝（30/3600）×

22×

1000/（102×

0.6）＝3kw

Hg允＝Hs允－u2/2ｇ－hf吸＝6－1＝5m＞2m

∵Hg实＜Hg允∴安装高度合适。

6（15分）如附图所示，计划在蓄水池A的一侧安装一台离心泵，将水输送至列管换热器B的壳程内作冷却用，要求水的流量为18m3/h，水自换热器出来后流进高位水槽C中，回收他用。

（1）蓄水池A水面标高3m，高位槽C处进水管末端标高23m；

（2）输水管为φ60×

3.5mm的钢管；

（3）管路部份的压头损失∑hf＝19×

u2/（2ｇ）mH2O，换热器B壳程的压力损失

ΔP＝73.6×

u2/（2ｇ）kN.m-2；

（式中，u为管内流体流速，m/s）ρ水＝1000kg/m3

今库存有一台2B－31型离心泵，其性能参数如下表所示，试核算选用此泵是否合适。

流量

扬程

轴功率

允许吸入真空度

m3/h

m

kw

10

34.5

1.87

8.7

20

30.8

2.60

7.2

30

24

3.07

5.7

本题目有题图：

titu066.bmp

选择计算截面1－1，2－2面如题图所示；

地平面为基准面。

u＝Vs/A＝18/3600/（（π/4）（0.06-2×

0.0035）2＝2.27m/s

Z1＋P1/ρｇ＋u12/2ｇ＋He＝Z2＋P2/ρｇ＋u22/2ｇ＋∑hf

P1＝P2;

u1＝0

He＝（23-3）＋（2.272/（2×

9.81））＋19×

2.272/（2×

9.81）＋73.6×

9.81）×

1000/（1000×

9.81）＝27.2mH2O

由2B－31型离心泵特性曲线图查得：

Q＝18m3/h,He＝31.5m（＞27.2m）

且η＝62％，而ηmax＝65％;

65％×

90％＝58.5％（＜62％）故此泵通用。

7（15分）如图所示输水系统，管长、管径（均以m计）和各局部阻力的阻力系数ζ均标于图中。

直管部分的λ值均为0.03。

求：

（1）以流量Qm3/min和压头He（m）表示的管路特性曲线方程,

（2）输水量为15m3/h时，要求泵提供的有效功率（以kw计）

***答案***（ａ）u1＝（d2/d1）2u2＝0.64u2;

Q＝u2（π/4）d2×

60＝1.884u2

或u2＝0.531Qu1＝0.34Q

ｈe＝20+（3+0.2+0.03×

20/0.25）u12/2g+（2×

0.2+0.5+1+0.03×

260/0.2）u22/2g

＝20+0.286u12+2.086u22

＝20+0.0331Q+0.5882Q＝20+0.62Q

（ｂ）Q＝15/60＝0.25m3/min

He＝20+0.62×

0.25＝20.04m

Ne＝QHeρｇ/60＝0.25×

20.04×

9.81/60＝819w＝0.819kw

7.（20分）欲用离心泵在两敞口容器间输液,该水泵铭牌标有：

流量39.6m3/h，扬程15m，轴功率2.02kw,效率80%，配用2.8kw电机，转数1400r/min。

今欲在以下情况使用是否可以？

如不可时采用什么措施才能满足要求（要用计算结果说明）

（1）输送比重为1.8的溶液，流量为38m3/h，扬程15m,

（2）输送比重为0.8的油类，流量为40m3/h，扬程30m,（3）输送比重为0.9的清液，流量为30m3/h，扬程15m

（1）电动机功率不够

N＝38/3600×

15×

1800/（102×

0.8）＝3.5kW换大电机

（2）扬程不够

H