化工原理第二章习题及答案解析.docx

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化工原理第二章习题及答案解析

第二章流体输送机械

一、名词解释（每题2分）

1、泵流量

泵单位时间输送液体体积量

2、压头

流体输送设备为单位重量流体所提供的能量

3、效率

有效功率与轴功率的比值

4、轴功率

电机为泵轴所提供的功率

5、理论压头

具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量

6、气缚现象

因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象

7、离心泵特性曲线

在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线

8、最佳工作点

效率最高时所对应的工作点

9、气蚀现象

泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体

10、安装高度

泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离

11、允许吸上真空度

泵吸入口允许的最低真空度

12、气蚀余量

泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值

13、泵的工作点

管路特性曲线与泵的特性曲线的交点

14、风压

风机为单位体积的流体所提供的能量

15、风量

风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计

二、单选择题（每题2分）

1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（）

Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少

Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大

Ｃ送水量增加，泵的轴功率不变

Ｄ送水量增加，泵的轴功率下降A

2、以下不是离心式通风机的性能参数（）

Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压B

3、往复泵适用于（）

Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合

Ｂ介质腐蚀性特别强的场合

Ｃ流量较小，扬程较高的场合

Ｄ投资较小的场合C

4、离心通风机的全风压等于（）

Ａ静风压加通风机出口的动压

Ｂ离心通风机出口与进口间的压差

Ｃ离心通风机出口的压力

Ｄ动风压加静风压D

5、以下型号的泵不是水泵（）

ＡＢ型ＢＤ型

ＣＦ型Ｄｓｈ型C

6、离心泵的调节阀（）

Ａ只能安在进口管路上

Ｂ只能安在出口管路上

Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可

Ｄ只能安在旁路上B

7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值（）

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）B

8、流体经过泵后，压力增大pN/m2，则单位重量流体压能的增加为（）

ApBp/

Cp/gDp/2gC

9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能（）

A泵壳和叶轮B叶轮

C泵壳D叶轮和导轮C

10、离心泵停车时要（）

Ａ先关出口阀后断电

Ｂ先断电后关出口阀

Ｃ先关出口阀先断电均可

Ｄ单级式的先断电，多级式的先关出口阀A

11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是（）

A输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2O

B输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2O

C输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2O

D输送20℃，101325Pa空气，在效率最高时，全风压为100mmH2OD

12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关（）

Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度

Ｃ流量Ｄ泵的吸入管路的长度D

13、如以h,允表示汽蚀余量时，p1,允表示泵入口处允许的最低压力，pv为操作温度下液体的饱和蒸汽压，u1为泵进口处的液速，则（）

Ap1,允=pv+h,允

Bp1,允/g=pv/g+h,允－u12/2g

Cp1,允/g=pv/g+h,允

Dp1,允/g=pv/g+h,允＋u12/2gB

14、以下种类的泵具有自吸能力（）

Ａ往复泵Ｂ齿轮泵与漩涡泵

Ｃ离心泵Ｄ旋转泵与漩涡泵A

15、如图示，列1--1与2--2截面的伯努利方程，为：

He＝z＋p/g＋（u2/2g）＋Hf,1-2，则hf,1-2为（）

A泵的容积损失，水力损失及机械损失之和

B泵的容积损失与水力损失之和

C泵的水力损失

D测压点1至泵进口，以及泵出口至测压点2间的阻力损失

D

16、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A

17、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C

18、由阀门全开的条件算出在要求流量为V时所需扬程为He/。

在离心泵的性能曲线上查得与V对应的扬程为He，HeHe/，在流量为V时泵的效率为，则泵的轴功率N为（）

AVHe/g/1000kw

BVHeg/1000kwB

19、用离心通风机将空气输入加热器中，由20℃加热至140℃。

该通风机安于加热器前，或加热器后,则（）。

Ａ输送的流量不变Ｂ需要的全风压不变

Ｃ需要的全风压不变，但流量要变

Ｄ输送的流量和需要的全风压都要变D

20、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B

21、当管路性能曲线写为H=A+BV2时（）

AA只包括单位重量流体需增加的位能

BA包括单位重量流体需增加的位能与静压能之和

CBV2代表管路系统的局部阻力损失

DBV2代表单位重量流体增加的动能B

22、往复泵没有以下缺点（）

Ａ流量不均匀Ｂ流量不大

Ｃ没有自吸能力Ｄ不宜输送悬浮液C

23、有两种说法

（1）往复泵启动不需要灌水；

（2）往复泵的流量随扬程增大而减小，则（）

A两种说法都对B两种说法都不对

C说法

（1）对，说法

（2）不对D说法

（2）对，说法

（1）不对C

24、离心泵效率最高的点称为（）

Ａ工作点Ｂ操作点

Ｃ设计点Ｄ计算点C

25、泵的效率不包括（）

Ａ水力效率Ｂ机械效率

Ｃ原动机效率Ｄ容积效率

26、一台离心泵在管路系统中工作，当阀门全开时，相应的管路性能曲线可写为H=A+BV2，且B≈0（即动能增加值，阻力损失两项之和与位能增加值、压能增加值两项之和相较甚小）,当泵的转速增大10%，如阀门仍全开，则实际操作中（）

Ａ扬程增大21%，流量增大10%

Ｂ扬程大致不变，流量增大10%以上

Ｃ扬程减小，流量增大21%

Ｄ流量不变，扬程增大21%B

27、理论上推导表明,扬程一般（）

A与流量无关

B与流量成直线关系

C可写为He/=A+BV2,且B0

DdHe/dV0B

28、离心泵在n=n1时的特性曲线（H1～V1关系）与n=n2时的特性曲线（H2～V2关系）对应点的关系是（）。

AV1=V2H2=H1（n2/n1）2

BV2=V1（n2/n1）H2=H1（n2/n1）2

CH2=H1V2=V1（n1/n2）

DV2=V1（n2/n1）H2=H1（n2/n1）B

29、当离心泵内充满空气时，将发生气缚现象，这是因为（）

Ａ气体的黏度太小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B

30、离心泵漏入大量空气后将发生（）

Ａ汽化现象Ｂ气缚现象

Ｃ汽蚀现象Ｄ气浮现象B

31、离心泵的调节阀开大时,则（）

Ａ吸入管路的阻力损失不变Ｂ泵出口的压力减小

Ｃ泵入口处真空度减小Ｄ泵工作点的扬程升高B

三、填空题（每题2分）

1、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。

气蚀

2、离心通风机的全风压是指。

动风压和静风压之和

3、单级往复泵的理论流量计算式为。

V=Asn

4、离心泵常采用＿＿＿＿调节流量，往复泵常采用＿＿＿＿调节流量。

出口阀门旁路阀门

5、写出有外加能量时，以单位体积流体为基准的实际流体伯努利方程式

各项的单位均为____________________。

N/m2（Pa）

6、离心泵的工作点是＿＿＿＿＿＿曲线与＿＿＿＿＿＿曲线的交点。

管路特性泵特性

7、离心通风机全风压的单位是＿＿＿＿＿＿＿其物理意义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

N/m2风机提供给每m3气体的能量

8、离心泵的允许吸上真空高度的数值＿＿＿＿＿于允许的安装高度的数值（大，小）。

大

9、用离心泵将一个低位敞口水池中的水送至敞口高位水槽中，如果改为输送ρ=1100kg/m3但其他物性与水相同的溶液，则流量＿＿＿＿＿＿，扬程＿＿＿＿＿＿＿，功率＿＿＿＿＿＿。

（增大，不变，减小，不能确定）

不变不变增大

10、①离心泵的轴封装置主要有两种：

ａ；ｂ。

②管路特性曲线的一般表达式是。

（1）a:

填料密封b:

机械密封

（2）He=A+BV2

11、若被输送的流体黏度增高，则离心泵的扬程，流量，效率，轴功。

减小；减小；下降；增大

12、往复泵主要适用于＿＿＿＿、＿＿＿＿的场合。

小流量；高扬程

13、离心泵叶轮按有无盖板可分为＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿,＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿。

敞式半敞式闭式（或开式，半开式，闭式）

14、离心泵按叶轮串联的多少可分为＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿。

单级，多级

15、离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：

V=0.05m3/s时，He=20m；管路特性为V=0.05m3/s时，He=18m，则在该流量下，消耗在调节阀门上的扬程值=m。

2

16、离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：

V=0.05m3/s时，He=20m；管路特性为V=0.05m3/s时，He=18m，则用阀调节到该流量下，有效功率Ne＝＿＿＿＿＿＿kW

9.81

四、问答题（每题3分）

1、启动离心泵前及停泵前应做哪些工作?

启动离心泵前应灌泵、关闭泵的出口阀门，停泵前也应关闭泵的出口阀门。

2、启动离心泵前为什么要灌泵？

为了防止气缚现象发生。

3、启动离心泵前为什么要关闭泵的出口阀门？

为了减小启动电流，以保护电机。

4、停泵前为什么要关闭泵的出口阀门？

防止高压液体倒流，对泵造成损害。

5、启动离心泵前如果不灌泵会发生什么现象？

会发生气缚现象。

6、若离心泵的实际安装高度大于允许安装高度会发生什么现象？

会发生气蚀现象。

7、如何防止气蚀现象的发生?

离心泵的实际安装高度小于计算的允许安装高度就可以防止气蚀现象的发生。

8、启动往复泵时是否需要灌泵？

启动往复泵时能否关闭出口阀门？

往复泵的流量调节能否采用出口阀门调节？

不需要，不能，不能。

9、什么是离心泵的工作点？

试用图说明之。

泵的工作点是泵的特性曲线Ｈe－V与管路特性曲线He′－V的交点，如图中的D点。

10、何谓泵的扬程？

何谓泵的升扬高度？

泵的扬程：

单位重量流体从泵获得的机械能。

（各1.5分）

泵的升扬高度：

泵的实际吸上高度与排出高度之和。

11、离心泵发生“汽蚀”的主要原因是什么？

原因是叶轮进口处的压力降至被输送液体的饱和蒸汽压，引起部分液体沸腾汽化。

12、下列两图为离心泵的两种安装方式,用以输送热水,在热水的温度下饱和蒸汽压pV=0.4kgf/cm2,大气压可取为10mH2O,两种安装方式中,管路特性视为相同,请回答:

两种安装方式是否有一种能将水送到高位槽?

为什么?

由安装高度的计算式:

Hg,max=（Pa-Pv）/ρg-△h，允-∑Hf，吸=10-4-△h，允-∑Hf,吸<6m

而实际安装高度Hg均大于允许的最大安装高度,故两种安装方式均不可能将水送到高位槽。

13、为什么离心泵的壳体要做成蜗壳形？

使部分动能有效地转变为静压能，减少能量损失。

14、为什么调节流量的阀门一般不装在泵的吸入管路上？

令pK为叶轮入口处液体压力。

pK随∑Hf，吸增大而降低

为了保证泵在实际操作中不发生气蚀现象，要尽量减小吸入管的阻力。

这就要求吸上管路短而直且无调节阀门，以使∑Hf，吸尽量小。

因此,调节流量的阀门一般不装在吸入管路上，而装在出口管路上。

五、计算题（每题10分）

1、以离心泵把水由储罐A输至储罐B，B内液位比A内液位高1.2m，管子内径80mm，pA=-0.2kgf/cm2,pB=0.25kgf/cm2（均为表压）,１min输送500kg水。

AB间管线总长5m（包括局部阻力）,摩擦系数0.02，轴功率0.77kw,求泵的效率。

解（2分，2分，3分，3分）

2、生产要求以18m3/h流量将饱和温度的液体从低位容器Ａ输至高位容器Ｂ内。

液体密度960kg/m3，黏度与水相近。

两液位高度差21m，压力表读数：

pA=0.2at,pB=1.2at。

排出管长50m、吸入管长20m（均包括局部阻力），管内径50mm，摩擦系数0.023。

现库存一台泵，铭牌标明：

扬程44m，流量20m3/h，此泵是否能用？

若此泵能用，该泵在18m3/h时的允许气蚀余量为2.3m，现拟将泵安装在容器A内液位以下9m处，问：

能否正常操作？

解（5分）

可见，管路要求V=18m3/h,He′=42.1m,而该泵最高效率时：

V=20m3/h,He=44m,管路要求的（V，He′）点接近最高效率的状态，故此泵适用。

（5分）

故可正常工作。

3、如图所示的输水系统,输水量为36m3/h,输水管路均为φ80×2mm的钢管,已知：

吸入管路的阻力损失为2J/Kg,压出管路的压头损失为0.5mH2O柱,压出管路上压力表的读数为2.5Kgf/cm2,试求：

（1）水泵的升扬高度；

（2）水泵的轴功率N轴（kW）,设泵的效率η=70%；

（3）若泵的允许吸上高度[Hs]=6.5m,水温为20℃,校核此系统的安装高度是否合适?

当时当地大气压为1atm；ρ水=1000Kg/m3。

解

（4分）

（4分）

（2分）

4、某厂准备用离心泵将20℃的清水以40m3/h的流量由敞口的储水池送到某吸收塔的塔顶。

已知塔内的表压强为1.0kgf/cm2,塔顶水入口距水池水面的垂直距离为6m,吸入管和排出管的压头损失分别为1m和3m,管路内的动压头忽略不计。

当地的大气压为10.33（m水柱）,水的密度为1000[kg/m3]。

现仓库内存有三台离心泵,其型号和铭牌上标有的性能参数如下,从中选一台比较合适的以作上述送水之用。

型号

流量（m3/h）

扬程（m）

允许吸入真空高度（m）

3B57A

50

38

7.0

3B33

45

32

6.0

3B19

38

20

5.0

解（列方程4分，求出压头4分，选泵2分）

根据流量，压头，选3B33较合适。

5、某型号的离心泵,在一定的转速下,在输送范围内,其扬程与流量的关系可用He=18-6×105v2（He单位为m，V单位为m3/s）来表示。

用该泵从贮槽将水送至高位槽。

两槽均为敝口,两水面高度差3m且水面维持恒定。

管路系统的总长为20m（包括所有局部阻力的当量长度）,管径为φ46×3mm,摩擦系数可取为0.02,试计算:

（1）输水量m3/h;

（2）若泵的效率为65%,水的密度为1000Kg/m3,求离心泵轴功率kW？

解

（1）（7分）

（2）（3分）

6、现有一台离心泵，允许吸上真空度

，用来输送20C的清水，已知流量为20m3/h，吸入管内径为50mm，吸入管的全部阻力损失为

，当地大气压为10mH2O。

试计算此泵的允许安装高度

为多少米？

解：

（5分）

（5分）

7、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，出口管的全部阻力为3mH2O，泵的效率为0.6，

（1）求泵的轴功率；

（2）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？

（动压力可忽略）。

水的密度可取1000kg/m3。

解：

如图在1-1，2-2截面间列柏努力方程，以1-1截面为水平基准面

（3分）

（2分）

（5分）

＜

安装高度合适

8、用泵将苯和甲苯的混合物送到精馏塔，精馏塔操作压强为0.5at，原料槽压强为0.1at。

管路总长为20m（包括全部局部阻力的当量长度），管路直径为50mm，摩擦系数为0.02，密度为800kg/m3。

离心泵的特性曲线可表示为He=20-1.12×105V2，式中V以m3/s表示。

试求原料输送量及泵的理论或有效功率为多少？

解

与

联立

解出：

V=5.67×10-3m3/s（5分）

（5分）

9、用3B33型泵从敞口容器将水送到别处，流率为55m3/h，查得该流量下的允许吸上真空度为3m。

吸入管压头损失为1m，忽略液体在吸入管的动压头。

当地大气压736mmHg。

（1）3B33的B指的是什么？

（2）输送20˚C水时，泵的安装高度；[2m]

解：

（1）B指的是清水泵（3分）

（2）根据

（2分）

因为（5分）

当地大气压736mmHg约为10mH2O，因此

=3-1=2m

10、用安装在液面上方2米的泵输送流量为12m3/h的20℃水,泵的出口处压力表读数1．9at（表），泵入口处真空表读数140mmHg,轴功率1．20kw,电动机转数2900转/分，真空表与压力表距离0．7m,出口管与入口管直径相同。

若泵的允许吸上真空度为6米，吸入管的全部阻力为1m水柱，动压头可忽略。

求：

（1）泵的压头H；

（2）泵的安装高度是否合适？

解：

（1）列真空表与压力表间柏努力方程，以真空表处管中心为水平基。

（5分）

管径相同，

，则：

（2）

=6-0-1=5m（5分）

实际安装高度为2m＜5m,安装高度合适。