化工原理流体输送机械复习题.docx

化工原理流体输送机械复习题.docx

《化工原理流体输送机械复习题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理流体输送机械复习题.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

化工原理流体输送机械复习题

流体输送机械复习题

一、填空题：

1.（3分）某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为He=19m水柱,输水量为0.0079m3/s，则泵的有效功率为________.***答案***1472w

2.（2分）离心泵的主要部件有如下三部分:

______,_____,_______.

***答案***泵壳;叶轮;泵轴

3.（2分）离心泵的主要参数有:

______,______,______,________.

***答案***流量;扬程;功率;效率

4．（3分）离心泵的特性曲线有:

_____________,_________________,___________________.

***答案***压头H～流量Q曲线；功率N～流量Q曲线；效率η～流量Q曲线

5．（2分）离心泵的最大安装高度不会大于_______________.***答案***10m

6.（2分）离心泵的工作点是如下两条曲线的交点：

______________,________________.

***答案***泵特性曲线H--Q；管路特性曲线H--Q

7．（3分）调节泵流量的方法有：

_____________,__________________,____________________.

***答案***改变出口阀门的开度；改变泵的转速；车削叶轮外径

8.（3分）液体输送设备有：

___________,___________,__________,___________,_______.

***答案***离心泵;往复泵;齿轮泵;螺杆泵;旋涡泵

9.（3分）气体输送设备有:

________,_________,___________.

***答案***通风机;鼓风机;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＝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;

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）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）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

***答案***C.

8.（2分）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

***答案***B.

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

***答案***B

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

***答案***A

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

***答案***B

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

***答案***A

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。

***答案***

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

***答案***

（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

（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

***答案***

在水池液面1-1与高位槽液面2-2间列柏努利方程（1-1为基准）：

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＝×＋50＝360Ｊ/kg

ms＝20/3600×1000＝s;N＝Ｗems＝360×＝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=，管子内径为0.05m，水的密度ρ=1000kg/m3,泵的效率为,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=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）/×=s

Σhf=×（100/2）=kg;We=×20+=kg

Ne=Ms·We=×=684J/s;N轴=Ne/=684/=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）=×18+λ（l/d）（u32/2）-（u32/2）

=+（80/×2）-2）

=+;P3=ρ×=215620N/m2

P3=215620/×104）=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h，水的粘度为1厘泊，密度为1000kg/m3，管路摩擦系数可取为，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；

***答案***

已知：

d=108-2×4=100mm=

A=（π/4）d2=×（1/4）×=×10-2m2

l+Σle=100mQ=56.5m3/h

∴u=Q/A=（3600××10-2）=2m/s

μ=1cp=10-3Pa·Sρ=1000kg/m3

⑴∵Re=duρ/μ=×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＋ｕ12/2ｇ＋P1/ρｇ＋He＝Z2＋ｕ22/2ｇ＋P2/ρｇ+∑hf

∵Z1=0u1=0p1=0（表压）Z2=18mu2=0;P2/ρg=××103/（1000×=25m

Σhf=λ[（l+Σle）/d]（u2/2g）=×（100/×[22/（2×]=;∴He=18+25+=

Ne=HQρg=×1000××3600=

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处,孔径为20mm，孔流系数为。

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=。

U形管中指示液均为水银,其密度为13600kg/m3。

当水的流量为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

***答案***

⑴u=Vs/=××3600）=0.971m/s

Re=××1000/（1×10-3）=48550

λ===

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×+×（250/×2）=+=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）

=-pa=×1000=×103N/m2

R1=（pA-pa）/[g（ρo-ρ）]=×103/[×（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=,Ao=×=×10-4m2;Vs=3600m3/s,

R2={3600）[（1/××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，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：

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

H＝ΔZ＋∑hf（1–2）＝18＋1＋3＝22m

∴N轴＝QHρ/（102η）

＝（30/3600）×22×1000/（102×＝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。

已知：

（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×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＝×u2/（2ｇ）；（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

m

10

20

30

24

本题附图

***答案***

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）×）2＝s

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

P1＝P2;u1＝0

He＝（23-3）＋（2×）＋19×（2×＋×（2××1000/（1000×＝

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％＝％（＜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。

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＝u2;

Q＝u2（π/4）d2×60＝u2

或u2＝u1＝

ｈe＝20+（3++×20/u12/2g+（2×++1+×260/u22/2g

＝20+u12+u22

＝20++＝20+

（ｂ）Q＝15/60＝0.25m3/min

He＝20+×＝20.04m

Ne＝QHeρｇ/60＝××1000×60＝819w＝

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,效率80%，配用电机，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）输送比重为的溶液，流量为38m3/h，扬程15m,

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

***答案***

（1）电动机功率不够

N＝38/3600×15×1800/（102×＝换大电机

（2）扬程不够

H/H'＝（n/n'）2;15/30＝（1400/ｎ'）ｎ'＝1980

增加ｎ＝1980转/分。

检查功率：

N/N'＝（n/n'）3

N'＝（1400/1980）3＝kw

换一电机功率为，ｎ＝1980转/分。

（3）可以使用。

通过关小出口阀调节至工作点。

8.（8分）有一台离心泵，铭牌上标出允许吸上真空度Hs＝5m，用来输送20℃的清水，已知吸入管路的全部阻力损失为,当地大气压为10mH2O，若略去泵入口处的动压头。

试计算此泵的允许安装高度Hg为多少米

***答案***Hg＝Hs－u2/2ｇ－∑hf＝5－＝3.5m

实际安装高度H实≤3.0m（16分）图示为n=960转/分的离心通风机的特性曲线。

如用此风机向锅炉输送空气，已知管路特性曲线方程为H=5Q2（H的单位为mmH2O,Q的单位m3/s）

问：

（1）风机的送风量为多少m3/h消耗的轴功率为多少kw

（2）若想使风量变为5.5m3/s,你认为可采取什么措施

***答案***

（1）送风量Q及轴功率N

由管路特性曲线方程H=5Q2列表作图。

Qm3/s0234

HmmH2O204580

由两线交点读得：

送风量Q=3.6m3/s

风压H=64mmH2O

效率η=

轴功率：

N=QH/η=×64×（×1000）=

（2）使风量变为5.5m3/s，可采用提高转速的措施

∵Q2/Q1=n2/n1

∴n2=Q2/Q12=×960=1500rpm

即将转速提高到1500rpm。

10．如图所示的输水系统，已知管内径为d=50mm，在阀门全开时输送系统的（l+Σle）=50m，摩擦系数λ可取,泵的性能曲线在流量为6m3/h至15m3/h范围内可用下式描述:

H=－H为泵的扬程m,Q为泵的流量m3/h。

问:

（1）如要求输送量为10m3/h,单位质量的水所需外加功为多少此泵能否完成任务

（2）如要求输送量减至8m3/h（通过关小阀门来达到）,泵的轴功率减少百分之多少（设泵的效率变化忽略不计）。

解：

（1）