H《化工过程流体机械》第1章概述第2章泵总结思考公式习题.doc

化工过程流体机械总结、思考、公式、习题（第一、二章）2009.9.30（内容总结）第一章 概述 1.1 流体机械的定义与分类 1.2 流体机械的工程应用 1.3 流体机械的技术发展小结：1流体机械的分类 叶片式、容积式；2流体机械在石油化工行业的应用；3（化工）过程流体机械。（内容总结及思考题）第二章 泵 2.1 离心泵的结构类型2.1.1 离心泵的基本结构2.1.2 离心泵的类型2.1.3 离心泵的典型结构2.1.4 主要零部件小结：1离心泵的基本结构 单级单吸悬臂式；2离心泵的类型 单级、多级；单吸、双吸；水平中开、节段式；3叶轮 开式、闭式。 2.2 离心泵的工作原理2.2.1 离心泵的工作参数2.2.2 离心泵的工作原理2.2.3 叶轮中液体流动规律速度三角形2.2.4 离心泵基本方程式2.2.5 叶片结构型式对能量转换的影响2.2.6 有限叶片对叶轮能量转换的影响小结：1工作参数 流量Q、扬程H、功率N、效率等；2速度三角形 速度u、w、c，分速度cu、cr；液流角、，叶片安装角A2等；3基本方程 欧拉方程（表达形式两种、物理意义三项）、理论扬程HT、静扬程Hpol、动扬程Hhyn等；4叶片结构分析 后弯、前弯、径向叶片型（A290）；反作用度R，A2极限值A2min、A2max等；5叶片有限影响 轴向涡流，2A2、cu2c2，滑移系数；（叶片有限无损失）理论扬程HTHT等。思考题：2 4-1离心泵有哪些性能参数？其中扬程是如何定义的？它的单位是什么？2 4-2试写出表达离心泵理论扬程的欧拉方程式和实际应用的半经验公式。 2.3 离心泵的工作性能2.3.1 离心泵的吸入性能2.3.2 离心泵的特性曲线2.3.3 离心泵的性能换算小结：1吸入特性 汽蚀机理与危害，汽蚀参数（p、NPSH、HS、zg），汽蚀判别、安全条件，汽蚀特性（NPSH、HS），抗汽蚀措施。2特性曲线 理论特性（HTQ、NTQ、TQ）；泵内损失（流动、流量、机械），效率（水力、容积、机械），实际特性（HQ、NQ、Q）、特性曲线应用。3性能换算 相似原理、相似条件，相似定律、比例定律、切割定律、比转数、汽蚀比转数，通用特性，粘度换算。思考题：2 4-3简述汽蚀现象，并说明汽蚀的危害。2 4-4何谓有效汽蚀余量？何谓泵必需的汽蚀余量？并写出它们的表达式。2 4-5试写出泵汽蚀基本方程式。如何根据该方程式判断泵是否发生汽蚀及严重汽蚀？2 4-6提高离心泵抗汽蚀性能应采取哪些措施？试举例说明之。2 4-7示意画出离心泵的特性曲线，并说明每种特性曲线各有什么用途？2 4-11两泵流动相似，应具备哪些条件？2 4-12试写出泵的相似定律表达式和叶轮切割定律表达式，并说明它们用途。2 4-13何谓泵的比转数？比转数有何用途？ 2.4 其他类型的泵2.4.1 叶片式泵2.4.2 容积式往复泵2.4.3 容积式回转泵2.4.4 射流泵小结：1工作原理 叶片式泵叶轮做功；容积式泵（往复、回转）容积改变；2性能特点 叶片式泵流量与扬程（管路）一般有关；容积式泵（往复、回转）流量与扬程（管路）一般无关；3损失类型 叶片式泵主要流动损失；容积式（往复、回转）主要泄漏损失；4应用要求 容积式泵（齿轮、螺杆）一般可以输送粘性液体；叶片式泵一般不适合输送粘性液体（流动损失较大）。5阀门设置 （泵内工作阀件，非装置管路调节阀）往复式泵一般设自动进排液阀（间歇输送）；回转式泵（离心式）一般无进排液阀（连续输送）。思考题：2 4-15有哪些其他类型的泵？试任例举一种类型泵的工作原理和用途。 2.5 泵的运行与调节2.5.1 泵装置特性2.5.2 泵的调节原理与方法2.5.3 泵的不稳定工况2.5.4 轴向力平衡装置2.5.5 轴封装置小结：1装置特性 管路特性、工作点、泵串并联、交汇分支管路；2调节原理方法 调节原理（改变管路特性、泵特性）；调节方法（管路节流、旁路，泵变速、切割）；3不稳定工况 稳定工作点、不稳定工作点；4轴向力平衡 轴向力原因、方向、平衡方法；5轴封装置。思考题：2 48如何判别泵运行工况的稳定性？在什么条件下泵工作不稳定？是否绝不允许泵在不稳定工况下工作？2 49改变泵的运行工况，可采取哪些调节措施？哪种调节措施比较好？2 4-10启动离心泵应如何操作才是正确安全的？ 2.6 泵的选型与应用2.6.1 泵的高效工作范围2.6.2 泵的系列型谱2.6.3 泵的选用原则2.6.4 泵的选型方法2.6.5 泵的选用实例小结：1高效范围 高效率等效率线、变速切割范围、高效工作范围；2系列型谱 用途、来源、要求；3选用原则 基本要求（工艺、经济、应用），选用要求、选用原则；4选型方法 按类型、介质选型，选型依据、选型步骤；5选型实例 数据、计算、选型、校核。思考题：2 4-14何谓泵的高效工作区？并画出它的示意图。2 4-17选用泵应遵循哪些原则？2 4-18简述选用泵的选型步骤。 2.7 离心泵性能实验简介（参考公式及练习题）第二章 泵课程内容主要复习参考公式习题1参考教材1石油化工流体机械张湘亚等主编石油大学出版社1996.8参考教材2过程流体机械姜培正编化工工业出版社2001.81扬程计算(1-1.2)(4-4)1-11-21-31-42理论扬程 (1-2.8) (4-11)1-51-63汽蚀计算 (1-3.4) (1-3.13) (4-17)1-91-101-111-121-134比例定律 (1-6.8) (1-6.9) (1-6.10) (4-31) (4-32) (4-33)1-161-171-185切割定律 (1-6.12) (1-6.13) (1-6.14) (4-37) (4-38) (4-39)1-211-221-236比转数 (1-6.16) (4-35)1-191-20（练习题参考解答）第二章 泵（共19题）1-1 一台离心泵从开口水池内吸水，其装置如题1-1附图所示：安装高度zg4 m，吸入管直径D10.1 m，若泵的流量为34 m3/h，吸入管内摩擦阻力系数0.02，吸入管总当量长度为18 m，试计算输水时，泵入口处真空表的读数为多少汞柱？其绝对压力为多少水柱？题1-1 附图解：设水面为A，泵入口为B。1.2025 m/s0.2656 m由 ，得42526 Pa（负表压）58799 Pa（绝压）6.0 m（水柱）1-2 某离心泵输送密度为750 kg/m3的汽油，实测得泵出口压力表读数为147100 Pa，入口真空表读为300 mm汞柱，两表测点的垂直距离为0.5 m，吸入管与排出管直径相同。试求以液柱表示的泵的实际扬程。解：设泵入口为s，泵出口为d。pd147100 Pa（表压），ps300.0 mmHg（负表压）39997 Pa（负表压）；zdzs0.5 m；cdcs0（管径相同）25.955 m1-3 设某离心水泵流量Q0.025 m3/s，排出管压力表读数为323730 Pa，吸入管真空表读数为39240 Pa，表位差为0.8 m。吸入管直径为100 mm，排出管直径为75 mm。电动机功率表读数为12.5 kW，电动机效率为0.93，泵与电机采用直联。试计算离心泵的轴功率、有效功率和泵的总效率各为多少？解：设泵入口为s，泵出口为d。pd323730 Pa（表压），ps39240 Pa（负表压）；zdzs0.8 m；3.1831 m/s；5.6588 m/s38.95 m轴功率11.625 kW 有效功率9.5439 kW总效率82.101-4 某输送油品的离心泵装置如题1-4附图所示。试计算泵需要提供的实际扬程为多少？已知：油品密度为850 kg/m3；罐内压力p1196133 Pa（绝）；罐内压力p2176479.7 Pa（绝）；z18 m；z214 m；z34 m；吸入管内损失hs1 m；排出管内损失hd25 m；经过加热炉时的压降p1372930 Pa。吸入管与排出管管径相同。题1-4 附图解：pBpAp2p1p，zBzAz1z2z3，cdcs0（管径相同），hABhshd198.458 m1-5 有一离心泵叶轮 D2182 mm，b27 mm，A230，20.9，D190 mm，90，n1450 r/min，试求：（1）当理论流量QT7.2 m3/h及QT28.8 m3/h时的cr2、cr2及HT、HT各为多少？（2）按比例画出出口速度三角形，并定性分析cr2、cu2与QT、HT间的对应变化关系。解：（1）13.8178 m/s0.5552 m/s；2.2209 m/s12.8561 m/s9.9711 m/s故 18.1268 m14.0590 m（2）QT增加，cr2增加，cu2减小，HT减小。1-6 有一离心泵，叶轮外径D2220 mm，叶轮出口宽度b210 mm，叶片出口角A222，叶片堵塞系数20.95，转速n2900 r/min，理论流量QT0.025 m3/s，设液体径向流入叶轮（即190），求u2、w2、c2及2，并计算叶片无限多时叶轮的理论扬程HT。解： 33.4056 m/s3.8075 m/s23.9816 m/s10.1641 m/s9.021524.2820 m/s81.7470 m1-9 某离心泵从样本上查得允许吸上真空度Hs7 m，现将该泵安装在海拔600 m的地区，输水温度为40，问修正后的Hs应为多少？解：查表，海拔600 m，pa0.94105 Pa； 40水的饱和蒸汽压pv7.375 kPa，密度为992.2kg/m3， 5.9 m1-10 一台离心水泵，输水时泵的允许吸上真空度Hs5 m。现用来输送700 kg/m3的汽油（粘度与水相近），输送温度为20。汽油在20时的饱和蒸汽压为150 mmHg；当地大气压为98066.5 Pa。试求此时泵的允许吸上真空度为多少？解：pv150 mmHg150133.322419998.4 Pa6.3802 m1-11 某离心油泵装置如题1-11附图所示。已知罐内油面压力pA与油品饱和蒸汽压pv相等，该泵转速n1450 r/min，最小汽蚀余量NPSHrk0Q2，吸入管内流动阻力损失hsk1Q2，试分别计算：（1）当zg8 m，Q0.5 m3/min时，泵的NPSHr4.4 m，吸入管路阻力报失hs2 m，此时泵能否正常吸入？（2）保特Q0.5 m3/min时，液面下降到什么位置，泵开始发生汽性？（3）当zg4 m时，若保证泵安全运转，泵的最大流量为多少（设k0、k1不变）？（4）若将泵的转速提高n2900 r/min，还能否正常吸入？习题1-11 附图解：（1）6.0 m4.4 mNPSHr，泵能正常吸入。（2）6.4 m，液面下降至6.4 m时泵发生气蚀。（3）17.60 m/(m3/min)2，8.00 m/(m3/min)2当Zg4 m，泵的流量满足即，求得Q0.3953 m3/s，则泵的最大流量为0.3953 m3/s。（4）1.0 m3/min0.0 m17.6 m NPSHa0.0 m17.60 mNPSHr，泵不能正常吸入。1-12 有一吸入管径为500 mm的单级双吸泵，输送常温清水（20）时，Q0.3 m3/s，n970 r/min，H47 m，汽蚀比转数c900，试求：（1）在吸水罐液面压力为大气压（pA98066.5 Pa）时，泵的允许吸上真空度Hs为多少？（2）泵在海拔1500 m的地方抽送t40的清水、泵的允许吸入真空度Hs为多少？解：（1）查附录二，pv2.337 kPa，取1000 kg/m3。0.7639 m/s由式 ，得 3.1171 m6.38 m（2）查表，海拔1500 m，大气压pa0.843105 Pa； 40水饱和蒸汽压pv7.375 kPa，密度992.2 kg/m34.23 m1-13 某离心水泵的Hs4.5 m，现用它来输送750 kg/m3的油品（粘度与水近似），油品的饱和蒸汽压pv2942 Pa，泵的工作流量Q25 l/s，吸入罐内压力pA95124.5 Pa，吸入管直径为150 mm，管长15 m，局部阻力系数6，沿程阻力系数0.037，当地大气压papA。试计算泵的允许安装高度zg为多少？解：7.042 m1.415 m/s0.9905 m5.95 m1-16 有一离心泵，设计点参数为：扬程H100 m，流量Q0.17 m3/s，轴功率N183.8 kW，转速n2900 r/min。现有一台D2为该泵2倍的相似泵，当转速n1450 r/min时，求相似设计点参数（Q、H、N）各应为多少？解：0.680 m3/s；100.0 m；735.2 kW1-17 有一台转速为1450 r/min的离心泵，当流量Q35 m3/h时的扬程H62 m，轴功率N7.6 kW。现若流量增至Q52.5 m3/h，问原动机的转速应提高到多少？此时泵的扬程和功率各为多少？解：2175 r/min；139.5 m；25.65 kW1-18 某离心泵D2220 mm，当转速n2900 r/min时，其性能参数如下表所示：Qm3/h015305060Hm68.067.565.060.055.0NkW/101314.5038546260试求：（1）将转速降至2320 r/min时的性能参数（Q、H、N、）并画两种转速下此泵的HQ、NQ和Q曲线。 （2）若要求Q40 m3/h，H50 m，问该泵应在何转速下运转？解：（1）比例定律（1-6.8）、（1-6.9）、（1-6.10）式 ；，计算得Qm3/h0.012.024.040.048.0Hm43.5243.2041.6038.4035.20NkW/5.1206.6567.424033546260nr/min23202320232023202320（2）相似抛物线（1-6.11）式 ，要求 0.03125 (m3/h)2/mQm3/h0.012.024.040.048.0hm0.004.5018.0050.0072.00相似抛物线与原特性交点：Q44.5 m3/h，H62 m，2607 r/min1-19 有一离心水泵，当转速n2900 r/min时，流量Q9.5 m3/min，扬程H120 m，另有一台和此泵相似的离心水泵，流量Q38 m3/min，扬程H80 m，问此泵转速应为多少？解：相似泵比转数相同，得1069.79 r/min1-20 有一单吸四级离心水泵，额定流量Q064 m3/h，额定扬程H0280 m，转速n2900 r/min。问：（1）该泵比转数ns为多少？属于什么类型泵？（2）当此泵在1450 r/min下运转时，比转数ns为多大？解：（1）58.3185 （属于低比转数离心泵）（2）比转数不变，ns58.31851-21 原有一台离心水泵，叶轮直径为268 mm，设计点参数为：Q079 l/s，H018 m，N016.6 kW，84。现将此泵叶轮车削成D2250 mm，若认为此泵效率不变，求车削后泵设计点的流量，扬程和功率各为多少？解：切割定律73.694 l/s；15.663 m；13.475 kW效率不变，841-22 已知离心水泵的性能参数同题1-18。试分别计算：（1）转速n不变（2900 r/min），将叶轮外径D2切割到208 mm，求各对应点的参数并绘出性能曲线；（2）若要求工作点为Q40 m3/h，H50 m，问此时泵的叶轮外径应切割到多少尺寸？是否在允许切割范围内？解：（1）切割定律（1-6.12）、（1-6.13）、（1-6.14）式 ；，计算得Qm3/h0.0014.1828.3647.2756.73Hm60.7860.3458.1053.6349.16NkW/8.45110.98712.254033546260D2mm208208208208208（2）切割抛物线（1-6.15）式 ，要求 0.03125 (m3/h)2/mQm3/h0.0014.1828.3647.2756.73Hm0.0006.28525.14069.835100.562切割抛物线与原特性交点：Q44.5 m3/h，H62 m，197.753 mm57.86查表1-6.1，ns60，最大切割量0.20，实际切割量0.100.20，在允许切割范围内。1-23 有一台七级离心泵，D2180 mm，在n2950 r/min时的性能参数如下表所示：Ql/s0.733.094.235.105.806.667.67Hm238.30275.57205.95186.48167.35138.4699.0013.9042.0047.5848.6847.8443.6725.18试求：（1）绘出