相同。试列出管路特性方程。式中的流量Q以m3/h计,压头H以m计 附图中的实线与虚线分别为6B33型和6B33A型离心水泵的特性曲线。试定出本题 中的管路若分别安装这两个泵时的流量、所需之轴功率及效率各是多少。液体的密度与 水相同。 解:据管路特性曲线方程有 H=A+△p/(pg)+f(Q 由题意知△=20m,△p(g)=0 fQ=[1+(+l)/dv2(2g) l=(Q3600)(0.785d fQ=[140.03×(180+65)0.15](Q3600)(0.785×0.152)P/(2×9.81=630×104Q 则管路特性曲线方程为: H=20+6.30×10g2 由管路特性曲线方程计算数据如下 0, m/h 在附图中绘出管路特性曲线,由管路特性 特性曲线交点读出 N, kW 6B33 147.2 33.0 6B33 126.4 0000 第3题图 4如附图,用离心泵将30℃的水由水池送到吸收塔内。已知塔内操作压力为 500kPa(表压),要求流量为65m3/h,输送管是φ108×4mm钢管,总长40m,其中吸入管 路长6m,局部阻力系数总和∑5=5;压出管路的局部阻力系数总和∑22=15 (a)试通过计算选用合适的离心泵 (b)泵的安装高度是否合适?大气压为760mmHg。 c)若用图中入口管路上的阀来调节流量,可否保证输送系统正常操作?管路布置是 否合理?为什么?
16 相同。试列出管路特性方程。式中的流量 Q 以 m3 /h 计，压头 H 以 m 计。 附图中的实线与虚线分别为 6B33 型和 6B33A 型离心水泵的特性曲线。试定出本题 中的管路若分别安装这两个泵时的流量、所需之轴功率及效率各是多少。液体的密度与 水相同。 解：据管路特性曲线方程有： H=z+p/(g)+f(Q) 由题意知z=20m，p/(g)=0 f(Q)=[1+(l+le)/d][u 2 /(2g)] u=(Q/3600)/(0.785d 2 ) f(Q)=[1+0.03(180+65)/0.15][(Q/3600)/(0.7850.152 )] 2 /(29.81)=6.3010-4Q2 则管路特性曲线方程为： H=20+6.3010-4Q2 由管路特性曲线方程计算数据如下： Q，m3 /h 0 40 80 120 160 H，m 20 21.01 24.03 29.07 36.13 在附图中绘出管路特性曲线，由管路特性曲线与泵特性曲线交点读出： Q，m3 /h H，m N，kW 6B33 147.2 33.0 74 18 6B33A 126.4 29.5 73 13 4.如附图，用离心泵将 30℃的水由水池送到吸收塔内。已知塔内操作压力为 500kPa(表压)，要求流量为 65 m3 /h，输送管是1084mm 钢管，总长 40m，其中吸入管 路长 6m，局部阻力系数总和∑1=5；压出管路的局部阻力系数总和∑2=15。 (a)试通过计算选用合适的离心泵。 (b)泵的安装高度是否合适？大气压为 760mmHg。 (c)若用图中入口管路上的阀来调节流量，可否保证输送系统正常操作？管路布置是 否合理？为什么？ 第 3 题图
解:(a选用合适的泵,需先求出Q=65m3/h所需的外加能量h以1-1面为基准, 在1-1与2-2面间列柏努利方程,得: P, 2g +(1+∑5+2 g 已知:(=2-1)=18m,(P2-p)=500kPa,∑=5+15=20,d=100mm=0.1m,k=40m,u==0 查表:30℃水的粘度=0.8×103Pas,饱和蒸汽压p、=0433mH2O,p=995.7kg/m3 管内流速=65(0.785×0.12×3600)=2.3m/s Re=dup=0.1×2.3×995.7(08×103)=28577 取粗糙管的e=0.2mm,e/≠=0.2/100=0.002,查图得=0.024,则 h=(=2-)+P2-P1x2-+(+>5+d2g =18+500×103(9957×9.81)+(1+20+0024×400.1)×2.32(2×9.81) =7744m 由O=65m沿/h,H=7744m,查附录表-18选泵 4B91A,选取Q=65m3/h,H=82m即可,允许吸上 (b)求泵的允许安装高度zs,允许 二5,允许=H∑h吸入 式中H一为校正后的允许吸上真空度。 H5=7.1-(0.433-0.24)=69lm ∑h暇=[E5+()n2/2g) ∑h暇入=[5+0.024×(6/0.1)×[232/(2×981 二5,允许=H5-∑hr吸入=6.91-1.74=5.17m 离心泵 二s,允许>二=2m,故安装高度合适。 (c)用入口管路上的阀门来调节流量不合适 因为随着阀门关小,∑h暇增大,z,允或允许安 装高度下降。当求得的安装高度小于2m时,泵 第4题图 将发生汽蚀而不能正常操作 图中管路布置不合理,如入口处有底阀,入口管线则无需再装阀门 5将比重为1.5的硝酸送入反应釜,流量为7m3/h,升举高度为8m。釜内压力为 400kPa,管路的压力降为30kPa。试在附录l8c的耐腐蚀泵性能表中选定一个型号,并估 计泵的轴功率 解:Q=7m3/h,在管路入口与出口外侧间作柏努利衡算:==0,a=l2=0 H=2+(P2p1)+p/(pg)=8+(400+30)×101500×9.81)=37.2m 由Q=7mh,H=37.2m,选泵的型号,4F40,当Q=72m3h,H=39.5m,r35%, 轴功率=QpHg/=(7.2/3600)×39.5×1500×981/035=3.32×105W=3.32kW 17
17 解：(a)选用合适的泵，需先求出 Q=65 m3 /h 所需的外加能量 he。以 1-1 面为基准， 在 1-1 与 2-2 面间列柏努利方程，得： g u d l g u u g p p h z z 2 (1 ) 2 ( ) 2 2 1 2 2 1 2 e 2 1 + + + − + − = − + 已知：(z2-z1)=18m，(p2-p1)=500kPa，∑=5+15=20，d=100mm=0.1m，l=40m，u1=u2=0。 查表：30℃水的粘度=0.810-3Pas，饱和蒸汽压 pv=0.433mH2O，=995.7kg/m3。 管内流速 u=65/(0.7850.123600)=2.3m/s Re=du/=0.12.3995.7/(0.810-3 )=28577 取粗糙管的 e=0.2mm，e/d=0.2/100=0.002，查图得=0.024，则 g u d l g u u g p p h z z 2 (1 ) 2 ( ) 2 2 1 2 2 1 2 e 2 1 + + + − + − = − + =18+500103 /(995.79.81)+(1+20+0.02440/0.1)2.32 /(29.81) =77.44m 由 Q=65 m3 /h，H=77.44m，查附录表-18 选泵： 4B91A，选取 Q=65 m3 /h，H=82m 即可，允许吸上 真空度 Hs=7.1m。 (b)求泵的允许安装高度 zs,允许 zs,允许=Hs-∑hf 吸入 式中 Hs—为校正后的允许吸上真空度。 Hs=7.1-(0.433-0.24)=6.91m ∑hf 吸入=[∑吸入+(l/d)](u 2 /2g) ∑hf 吸入=[5+0.024(6/0.1)][2.32 /(29.81)] =1.74m zs,允许=Hs-∑hf 吸入=6.91-1.74=5.17m zs,允许> z =2m，故安装高度合适。 (c)用入口管路上的阀门来调节流量不合适。 因为随着阀门关小，∑hf 吸入增大，zs,允许或允许安 装高度下降。当求得的安装高度小于 2m 时，泵 将发生汽蚀而不能正常操作。 图中管路布置不合理，如入口处有底阀，入口管线则无需再装阀门。 5.将比重为 1.5 的硝酸送入反应釜，流量为 7 m3 /h，升举高度为 8m。釜内压力为 400kPa，管路的压力降为 30kPa。试在附录 18c 的耐腐蚀泵性能表中选定一个型号，并估 计泵的轴功率。 解： Q=7 m3 /h，在管路入口与出口外侧间作柏努利衡算：z2=0，u1=u2=0 H=z+[(p2-p1)+pf]/(g)=8+(400-0+30)103 /(15009.81)=37.2m 由 Q=7m3 /h，H=37.2m，选泵的型号，4F40，当 Q=7.2m3 /h，H=39.5m，=35%， 轴功率=QHg/=(7.2/3600)39.515009.81/0.35=3.32103W=3.32kW 第 4 题图
6有下列输送任务,试分别提出合适的泵类型: (a)往空气压缩机的气缸中注润滑油。 (b)输送番茄浓汁至装罐机 (c)输送带有结晶的饱和盐溶液至过滤机。 (d)将水从水池送到冷却塔顶(塔高30m,水流量5000m3/h) (e)将洗衣粉浆液送到喷雾干燥器的喷头中(喷头内压力100a-m,流量5m3/h (配合pH控制器,将碱液按控制的流量加进参与化学反应的物流中。 解:(a)齿轮泵或螺杆泵: (b)开式叶轮或半开式叶轮的离心泵,齿轮泵 (c)开式叶轮离心泵(若压力不大)或隔膜泵(若压力大) (d)双吸离心泵 (e)柱塞式往复泵或螺杆泵 ()计量泵。 7.要用通风机从喷雾干燥器中排气,并使器内维持15mmHO的负压,以防粉尘泄漏 到大气中。干燥器的气体出口至通风机的入口之间的管路阻力共为155mmH2O。通风机 出口的动压可取为15mmH2O。干燥器所送出的湿空气密度为1.0kg/m3。试计算风机的全 风压(折算为标准状况”后的数值)。 解:取干燥器出口为0面,风机入口为1面,风机出口为2面。 风机出口全风压为: p2=p+p2=0+15=15mmH2O 对0-1截面列柏努利方程 po=pipu1/2+Po-1 则风机进口全风压为p1=p1+pu22=p-p01=15-155=-170mmH2O 风机的全风压p'=P2-p1=15-170)=185mmH2O 折算成标准状况:p=pt(ob/p)=185×1.2/10=22mmH2O 8上题的喷雾干燥器每小时要排出16000m3湿空气。现有一台4-72No8通风机可用, 它的转速n=1000pm,操作性能如下: 全压 风量轴功率 全压风量轴功率 mmH,O kW|号|mmH2Omh kW l1200 3.63 16600 4.38 12000 3.78|6 4.48 13900 19300 1530 4.25 问此通风机是否能满足需要?如不合用,有无办法改造到能用? 解:题中给定Q=16000m/h,p0=22mH2O,而现有的472No8通风机,由其性能 表可知,当转速m=1000pm,Q=16000n3h时,全压仅约88mmH2O,远小于所需全压 18
18 6.有下列输送任务，试分别提出合适的泵类型： (a)往空气压缩机的气缸中注润滑油。 (b)输送番茄浓汁至装罐机。 (c)输送带有结晶的饱和盐溶液至过滤机。 (d)将水从水池送到冷却塔顶(塔高 30m，水流量 5000 m3 /h)。 (e)将洗衣粉浆液送到喷雾干燥器的喷头中(喷头内压力 100atm，流量 5 m3 /h)。 (f)配合 pH 控制器，将碱液按控制的流量加进参与化学反应的物流中。 解：(a)齿轮泵或螺杆泵； (b)开式叶轮或半开式叶轮的离心泵，齿轮泵； (c)开式叶轮离心泵(若压力不大)或隔膜泵(若压力大)； (d)双吸离心泵； (e)柱塞式往复泵或螺杆泵； (f)计量泵。 7.要用通风机从喷雾干燥器中排气，并使器内维持 15mmH2O 的负压，以防粉尘泄漏 到大气中。干燥器的气体出口至通风机的入口之间的管路阻力共为 155 mmH2O。通风机 出口的动压可取为 15mmH2O。干燥器所送出的湿空气密度为 1.0kg/m3。试计算风机的全 风压(折算为“标准状况”后的数值)。 解：取干燥器出口为 0 面，风机入口为 1 面，风机出口为 2 面。 风机出口全风压为： pt2=p2+u2 2 /2=0+15=15mmH2O 对 0-1 截面列柏努利方程 p0= p1+u1 2 /2+pf0-1 则风机进口全风压为 pt1=p1+u1 2 /2= p0-pf0-1=-15-155= -170 mmH2O 风机的全风压 pt= pt2- pt1=15-(-170)=185 mmH2O 折算成标准状况：pt=pt(0/)=1851.2/1.0=222 mmH2O 8.上题的喷雾干燥器每小时要排出 16000m3 湿空气。现有一台 4-72No8 通风机可用， 它的转速 n=1000r.p.m.，操作性能如下： 序 号 全压 mmH2O 风量 m3 /h 轴功率 kW 序 号 全压 mmH2O 风量 m3 /h 轴功率 kW 1 98 11200 3.63 5 88 16600 4.38 2 97 12000 3.78 6 81 18000 4.48 3 95 13900 3.96 7 74 19300 4.6 4 92 15300 4.25 问此通风机是否能满足需要？如不合用，有无办法改造到能用？ 解：题中给定 Q=16000m3 /h，pt0=222 mmH2O，而现有的 4-72No8 通风机，由其性能 表可知，当转速 n=1000r.p.m，Q=16000m3 /h 时，全压仅约 88 mmH2O，远小于所需全压
之值。提高风机转速,可望全压能达到要求(查附录19,知本型号风机的最大转速可达1800 设转速改为m=1500rpm,则根据比例关系: Q=1.Q,p'=1.52p,N=1.53N 将题中附表之数据按上述关系转移,可得n=1500pm时此风机的性能,列表如下: 并绘出此n下的p-Q关系曲线如附图。 全压 风量轴功率 号mmH2O 13/h mmH20 m/ kW 220.5 16800 12.25 198024900 14.78 213.8 20850 13.37 166.5 28950 15.52 207.0 22950 14.34 第8题图 此曲线稍向左延伸,正好通过Q=16000m3/和H=22mHO的点A。故风机转速改 为1500rpm可满足要求,这时轴功率略小于12.2kW 往复压缩机的活塞将278K,101.3kPa的空气抽入气缸,压缩到324kPa后排出。试 求活塞对每kg空气所作功。若将Ikg空气在一密闭的筒内用活塞自1013kPa压缩到 324kPa,所需功是多少?两种情况下均按绝热压缩计。 解:空气可视为理想气体,则: v1=(22429)(278/273)=0.787m3/kg x-1(P 324 (101325)×0.787×[( 14-1.0 101.3 =1.099×105J/kg=1099kJ/kg 在密闭筒中压缩时:
19 之值。提高风机转速，可望全压能达到要求(查附录 19，知本型号风机的最大转速可达 1800 r.p.m)。 设转速改为 n=1500 r.p.m，则根据比例关系： Q=1.5Q，pt=1.52pt，N=1.53N 将题中附表之数据按上述关系转移，可得 n=1500 r.p.m 时此风机的性能，列表如下： 并绘出此 n 下的 pt-Q关系曲线如附图。 序 号 全压 mmH2O 风量 m3 /h 轴功率 kW 序 号 全压 mmH2O 风量 m3 /h 轴功率 kW 1 220.5 16800 12.25 5 198.0 24900 14.78 2 218.3 18000 12.69 6 182.3 27000 15.12 3 213.8 20850 13.37 7 166.5 28950 15.52 4 207.0 22950 14.34 此曲线稍向左延伸，正好通过 Q=16000m3 /h 和 H=222mmH2O 的点 A。故风机转速改 为 1500 r.p.m 可满足要求，这时轴功率略小于 12.25kW。 9.往复压缩机的活塞将 278K，101.3kPa 的空气抽入气缸，压缩到 324kPa 后排出。试 求活塞对每 kg 空气所作功。若将 1kg 空气在一密闭的筒内用活塞自 101.3kPa 压缩到 324kPa，所需功是多少？两种情况下均按绝热压缩计。 解：空气可视为理想气体，则： v1=(22.4/29)(278/273)=0.787m3 /kg [( ) 1] 1 d 1 1 2 1 1 2 1 − − = = − p p w v p p v p p s = ) 1] 101.3 324 (101325) 0.787 [( 1.4 1.0 1.4 1.4 1.4 1 − − − =1.099105 J/kg=109.9kJ/kg 在密闭筒中压缩时： 第 8 题图
p P1v1[(2)-1 324 ×(101325)×0.787×[( 14-10 101.3 1.099×105/14=7.85×104J/kg=78.5kJ/kg 10.30℃及1atm的空气要用往复压缩机压缩到150am,处理量为3.5m3/min(以标准状 态下的体积计)。问应采用几级压缩?若每级的绝热效率均为85%,求所需轴功率。又求 从第1级气缸送出的空气温度。 解:若采用3级压缩,则每级压缩比=150=53 若采用4级压缩,则每级压缩比=150=3.5: 可见应采用4级压缩为好(因为压缩比应在3~5之间) 按绝热压缩的理论功率为: PI 60l冬 4×14 3.5×303 (101325)× 60×72×[(150) =39500W=395kW 求得压缩机所需轴功率为: N=Nad/nha=39.5/0.85=464kW 第一级气缸送出的温度为 T,=T(p,/p, =303×(3.5)y141y14=433K(约160℃)
20 [( ) 1] 1 1 d 1 1 2 1 1 2 1 − − = = − p p w v p p v p p s = ) 1] 101.3 324 (101325) 0.787 [( 1.4 1.0 1 1.4 1.4 1 − − − =1. 099105 /1.4=7.85104 J/kg=78.5kJ/kg 10.30℃及 1atm 的空气要用往复压缩机压缩到 150atm，处理量为 3.5m3 /min(以标准状 态下的体积计)。问应采用几级压缩？若每级的绝热效率均为 85%，求所需轴功率。又求 从第 1 级气缸送出的空气温度。 解：若采用 3 级压缩，则每级压缩比= 3 150 =5.3； 若采用 4 级压缩，则每级压缩比= 3 150 =3.5； 可见应采用 4 级压缩为好(因为压缩比应在 3~5 之间)。 按绝热压缩的理论功率为： [( ) 1] -1 60 n n 1 2 min 2 ad = 1 − − p V p N p = [(150) 1] 60 273 3.5 303 (101325) 1.4 1 4 1.4 4 1.4 1.4 1 − − − =39500W=39.5kW 求得压缩机所需轴功率为： N=Nad/ad=39.5/0.85=46.4kW 第一级气缸送出的温度为： 1 2 1 2 1 ( / ) − T = T p p =303(3.5) (1.4-1)/1.4=433K(约 160℃)