1、1化工原理-第二章- 流体输送设备一、选择题1、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )。AA. 气缚现象； B. 汽蚀现象； C. 汽化现象； D. 气浮现象。2、离心泵最常用的调节方法是 ( )。BA. 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。3、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后获得的( )。BA. 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） 。4、离心泵的扬程是 ( )。DA. 实际的升扬高度；B. 泵的吸液高度；C. 液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度D. 单位
2、重量液体出泵和进泵的机械能差值。5、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( )。C 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。6、为避免发生气蚀现象，应使离心泵内的最低压力（ ）输送温度下液体的饱和蒸汽压。AA. 大于；B. 小于；C. 等于。7、流量调节，离心泵常用（ ） ，往复泵常用（ ） 。A；CA. 出口阀 B. 进口阀 C. 旁路阀8、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（ ）
3、。C；AA. 离心泵；B. 往复泵；C. 齿轮泵。9、1m 3 气体经风机所获得能量，称为（ ） 。AA. 全风压；B. 静风压；C. 扬程。10、往复泵在启动之前，必须将出口阀（ ） 。AA. 打开；B. 关闭；C. 半开。 11、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（ ） 。CA. 发生了气缚现象；B. 泵特性曲线变了；C. 管路特性曲线变了。12、离心泵启动前_，是为了防止气缚现象发生。D A 灌水；B 放气；C 灌油；D 灌泵。13、离心泵装置中_的滤网可以阻拦液体中的固体颗粒被吸入而堵塞管道和泵壳。A A. 吸入管路；B. 排出管路；C. 调节管路；D.
4、 分支管路。14、为有效提高离心泵的静压能，宜采用 _ 叶片。B A 前弯；B 后弯；C 垂直；D 水平。15、往复泵的 _ 调节是采用回路调节装置。C A. 容积；B. 体积；C. 流量；D. 流速。 16、离心泵铭牌上标明的扬程是指 ( ) DA. 功率最大时的扬程 B. 最大流量时的扬程 C. 泵的最大扬程 D. 效率最高时的扬程17、往复泵在操作中 ( ) BA. 不开旁路阀时，流量与出口阀的开度无关 B. 允许的安装高度与流量无关 C. 流量与转速无关 D. 开启旁路阀后，输入的液体流量与出口阀的开度无关218、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
5、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 ( ) DA. 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19、当管路中性能曲线写为 He=A+BQ2时 A 只包括单位重量流体需增加的位能 A 包括单位重量流体需增加的位能与静压能之和 BQ 2代表管路系统的阻力损失 BQ 2代表单位重量流体需增加的位能20、离心泵在恒定转速下的扬程与流量（HQ）曲线为已知，现增大转速，此时 HQ线会_。 上移 下移 不变 不确定21、用离心泵在两个敞口容器间输送液体。若维持两容器的液面高度不变，则当输送管道上的阀门关小后，管路总阻力将 。BA. 增加； B. 不变； C.
6、 减小； D. 不确定。22、用一气蚀余量为 3m 的离心泵输送处于沸腾状态下的塔底液体，若泵前管路的全部流动阻力为 1.5m 液柱，则此泵的安装位置必须。CA 高于塔底液面 4.5m 的上方 B 高于塔底液面 1.5m 的上方C 低于塔底液面 4.5m 的下方 D 低于塔底液面 3.0m 的下方 23、影响离心泵最大允许安装高度的因素可以概括为哪方面？如何影响泵的安装高度？答：流体的种类，一般来说，蒸汽压越大，最大允许安装高度越低；流体的温度，温度越高，最大允许安装高度越低；流体流量，流量越大，吸入管路阻力越大，最大允许安装高度越低；储槽压力和吸入管路配置情况；当被输送液体沸腾时，最大允许安
7、装高度与流体的种类无关，主要取决于流体的流量和吸入管路的阻力。24、离心泵停止操作时宜 。A.先关出口阀后停电；B.先停电后关阀；C. 先关出口阀或先停电均可二、填空题1、某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为 H = 19m 水柱,输水量为20kgs-1,则泵的有效功率为_。3728w2、离心泵的主要部件有如下三部分:_,_,_。泵壳；叶轮；泵轴3、调节离心泵流量的方法有：_,_,_。改变阀门的开度；改变泵的转速；车削叶轮外径4、泵起动时，先关闭泵的出口开关的原因是_。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5、离心泵的流量调节阀安装在离心泵_管路上
8、，关小出口阀门后，真空表的读数_，压力表的读数_。出口；减小；增大6、离心泵的工作点是_曲线与_曲线的交点。离心泵特性；管路特性7、泵的扬程的单位是_，其物理意义是_。M；泵提供给单位重量流体的能量8、离心泵输送的液体粘度越大，其扬程_，流量_,轴功率_，效率_。越小；越小；越大；越小9、离心泵输送的液体密度变大，则其扬程_，流量_，效率_，轴功率_。不变；不变；不变；变大10、通风机的全风压是指_的气体通过风机所获得的能量，单位常用_；习惯上以_单位表示。单位体积；Pa；mmH 2O11、水环真空泵可以造成的最大真空度为 85%，即真空泵能达到的最低压力（绝压）是_mmHg。11412、启动
9、往复泵时 灌泵。不需要313、齿轮泵的流量 _ 而扬程 _。 较小；较高14、石油化工厂常用的压缩机主要有_和_两大类。 往复式；离心式15、往复泵常用 _ 的方法来调节流量。回路调节16、往复泵适用于 。流量较小，扬程较高的场合 17、产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的 下，输送 时的性能曲线。 转速；20清水18、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 1200kg.m -3 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) 不变；不变；变大；变大19、泵的扬程的单位是 ，其物理意义是
10、。 20、离心泵的泵壳制成蜗牛状及在叶轮和泵壳之间安装导轮，其作用是 有效提高离心泵的静压能。21、 离心泵的工作点是指 。22、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，将可能发生 现象。23、离心泵在操作过程中，发生轻微汽蚀，为了消除该不正常现象，试说明可采取哪些措施？请从所列举出的这些方法中选择一个你认为最佳的措施，分析说明其利弊。24、工程上离心泵的流量调节是通过调节 阀门 来进行，而往复泵的流量调节则是通过 来进行；当离心泵入口处压力低于同温度下输送液体的饱和蒸汽压时，则会发生 现象；当液体为理想液体，叶轮为理想叶轮时，流体通过叶轮所获得的能量，称离心泵的 扬程。25、双吸式叶轮的优点是有
11、较大的吸液能力，同时还可自动消除 。轴向推力26、单吸式叶轮平衡孔的作用是 。平衡轴向推力27、被输送流体的温度提高，对提高泵的安装高度 不利 ；提高上游容器的操作压强，则对安装高度 有利 。三.问答题1.离心泵的工作原理。答案：离心泵先灌泵后启动，当叶轮高速旋转时，液体获得了动能并甩向叶轮外缘。由于叶片间的流体通道截面和泵壳的蜗形流道截面都是逐渐扩大的，使流体在泵内的流速逐渐降低，一部分动能转变为静压能，而使流体压强逐渐增高，最后从压出口压出，与此同时，由于离心力作用，叶轮中心的流体被甩向叶轮外缘，叶轮中心形成负压，使得流体不断被吸入。2.什么是气缚现象？答案：如果离心泵启动前未灌满液体，泵
12、内有空气，由于空气的密度小，叶轮旋转产生的离心力小，致使液体难以被吸入，此时叶轮虽在旋转，却不能输送液体并产生噪声。该现象为气缚。3.什么是气蚀现象？答案：当泵入口压强低于被输送液体的饱和蒸汽压时，被吸入的流体在泵的入口处汽化，形成气泡混杂在液体中，由泵中心的低压区进入泵外缘高压区，由于气泡受压而迅速凝结，使流体内部出现局部真空，周围的液体则以极大的速度填补气泡凝结后出现的空间，可产生很大的冲击力，损害泵壳和叶轮，该现象是气蚀。4.离心泵的特性曲线有哪几条？是在何条件下测定的？4答案：离心泵的特性曲线有扬程曲线，功率曲线，效率曲线。是在常温，常压下用水作实验测定的，如果用于输送其他流体则需要换
13、算。5.离心泵起动时，为什么要把出口阀门关闭？答案：离心泵工作时，其轴功率 Ne 随着流量增大而增大，所以泵起动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不致于超负荷而受到损失，同时也避免出口管线的水力冲击。7.采用多级压缩对生产工艺有何好处？答案：好处：（1）降低了排气温度； （2）减少了功耗；（3）提高气缸容积利用率； （4）使压缩机的结构更为合理。8.为什么单缸往复压缩机的压缩比太大，将会使压缩机不能正常工作？答案：当余隙系数一定时、压缩比愈高，余隙内的残余气体膨胀所占气缸的容积就愈多，使每次循环的吸气量减少，而当压缩比太大时（即容积系数为零时） ，残余气体膨胀已占满整个气缸，使压缩
14、机根本无法吸入新鲜气体，也就无法正常正作了。9.离心泵的主要部件有哪些？各有什么作用？答案：离心泵的主要部件有叶轮、泵壳、轴封装置。叶轮的作用是将原动机的机械能传给液体、使液体的动能和静压能均得到提高。泵壳具有汇集液体和将部分动能转为静压能的作用，轴封装置的作用是防止泵内高压液体外漏及外界大气漏入泵内。10.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/g 和动压头的增量u 2/2g 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
15、分，泵工作时，其扬程大于升扬高度。四、计算题1、拟用泵将碱液由敞口碱液槽大入位差为 10m 高的塔中，塔顶压强（表压）为 0.06 Mpa.全部输送管均为 57mm3.5mm 无缝钢管。管长 50m （包括局部阻力的当量长度） 。碱液的密度 = 1200kg/m3，粘度为 = 2mPas。管路粗糙度为 0.3mm。 = 0.033 试求：（1）流动处于阻力平方区时的管路特性曲线；（2）流量为 30 m3/h 时的 H e 和 Pe。解：（1）管路特性方程：（2）q v = 30 m3/h 时,25 22625104. 0.3.149.8.2.8)(v vveeqqdglPH表 WgHP NJv
16、ev 32525 10.9.810364. /45.6)6(4 52、采用 IS80-65-125 水泵从一敞口水槽输送 60热水。最后槽内液面将降到泵人口以下 2.4m。已知该泵在额定流量 60m3/h 下的(NPSH)r 为 3.98m，60水的饱和蒸汽压 Pv为 19.92kpa、 为 983.2kg/m3，泵吸入管路的阻力损失为 3.0m，问该泵能否正常工作。解：说明安装高度偏高。该泵不能正常工作。3、拟用一台 IS65-50-160A 型离心泵将 20C 的某溶液由溶液罐送往高位槽中供生产使用，溶液罐上方连通大气。已知吸入管内径为 50 mm，送液量为 20 m3/h，估计此时吸入管
17、的阻力损失为 3m 液柱，求大气压分别为 101.3 kPa 的平原和 51.4kPa 的高原地带泵的允许安装高度，查得上述流量下泵的允许汽蚀余量为 3.3 m，20C 时溶液的饱和蒸汽压为 5.87 kPa，密度为 800 kg/m3。解： Z86.5381.9075.1 m.04.2其中 Z2为为负值，表明在高原安装该泵时要使其入口位于液面以下，才能保证正常操作。同时考虑实际操作的波动一般还应给予适当的裕量，比如安装高度再降低0.5m，变成-1m。4、今选用 IS 型水泵将水从低位水池向高位槽送水，要求送水量为 40 t/h，槽内压强（表压）为 0.03 Mpa，槽内水面离低位水池水面 1
18、6 m，管路总阻力为 4.1 J/N。试确定选用哪一种类型为宜？解：在槽内水面和低位水池水面之间列柏努利方程：即管路所需压头为 23.2 m。查课本附录 9 ，选 IS-80-65-160 型合适。5、用一离心泵将敞口低位槽中的水送到高位水槽中，两水槽的垂直距离为 8m，且已知高位槽内的压力为 200kPa（表压） 。当管路内供水量为 40m3/h 时，管内流动已进入完全湍流区。已知该泵的特性方程为 （H 单位为 m,Q 单位为 m3/h）.现该205.342QH管路系统改送密度为 1200kg/m3的碱液，阀门开度和其它管路条件都不变，问此时泵的流量和有效功率是多少？解：输送水时，管路特性曲
19、线方程为 ，于是2240*18.90BBgpz得管路特性方程为： H240.8该泵在水流量为 40m3/h 时的工作压头可由离心泵的特性方程 求出：205.342QHm3*.32代入管路特性方程可得 B 值：B=0.0035HNPSgpHfrvg 426.10398.12.98301.2980. 35 .， 允 许 HgpzHf 23.4.19.810366hqv /410336改为输送碱液时，B 值不变，于是管路特性方程变为： 222 035.035.12*8.9QBQgpzH泵的特性方程不变，此时它与管路特性方程求解可得输送碱液时的工作点：Q=44.6m3/h, H=32m有效功率： Wg
20、Ne 46781.9*206.4*6、用离心泵向水洗塔送水。在额定转速下，从泵特性曲线查得：当输水量为 0.013m3/s时，泵提供的扬程为 45m。阀门全开时管路特性曲线可用 （ 单位2510.2QH为 m3/s）表示。为了将管路流量调节到 0.013m3/s，需关小阀门至一定位置。问：（1）因关小阀门而损失的压头；（2）关小阀门后管路特性曲线方程如何表示？解：（1）该泵在流量为 0.013m3/s 时可为流体提供的压头是 45m。泵安装于管路时且当阀门全开时，流量达到 0.013m3/s 管路所需要的压头为： ；mQH59.3810.225采用关小阀门，这样泵的扬程上升至 H=45m 时流
21、量会达到要求；（45-38.59）=6.41 m即为关小阀门而引起的压头损失。(2)关小阀门后，管路特性将与原来有所不同，在 中， 不变，2BAgpz/B 将发生变化。此时压头达到 45，流量达到 0.013，将这些数据代入方程中可得因此新的管路特性方程为：51048. 251048.2QH7、用离心泵将 20的水从水池送入高压高位槽（见图 2-15） 。泵的进、出口处分别装有真空表及压力表。在一定转速下测得离心泵的流量 、扬程 、泵出口压力 p 表 、eH泵入口真空度 p 真 以及泵的轴功率 。现改变以下各条件之一而其它条件不变，问上述N离心泵各参数将如何变化？（1）出口阀门开度增大；（2）
22、液体密度改为 1500 kg/m3；（3）泵叶轮直径减小 5%；（4）转速提高 5%。解：（1）出口阀门开度增大，则管路阻力变小，管路特性曲线变平缓；但其起点 不变；泵的特性不会gpzA/发生变化。因此，出口阀门开度增大将使工作点向右下方移动(图中由 D 到 E)，结果是流量 Q 增大、扬程 He 下降、轴功率 N 上升。以低位槽液面为上游截面（1-1） 、以压力表所在处为下游截面（4-4） ，写柏努利方程： 41424121 feHzgupHzgup7（1）gudlezHguzHgpefe 212 441414114 压当出口阀门开大时，上式右端各变量中，H e 下降、u 4 上升；其余量都
23、不变。因此，压力表读数下降。以低位槽液面为上游截面（1-1） 、以压力表所在处为下游截面（3-3） ，写柏努利方程： 31323121 fHzgupzgup3123131 fz真（2）当出口阀门开大时，上式右端各变量中，u 3 上升、 上升，其余量不变。因此，31fH真空表读数上升。（2）高位槽为密闭容器，故管路特性曲线在 H 轴上截距 中的gpzA/为正。当被输送液体密度增大时，Ap下降，管路特性曲线向下平移，如图所示。工作点由 A 点移到 B 点。结果是流量 Q 增大、扬程 He 下降、轴功率 N 上升(泵的 HQ 曲线不随被输送液体密度的变化而变化)。当流量增加时，管内流速和能量损失都增
24、大，由式（2）可知，真空表读数增大。以压力表所在处（4-4）为上游截面，以管路出口处（2-2）为下游截面，写柏努利方程： 2322323 fHzgupzgup232f压（3）其中 。由式（3）可以看出，流量增加时，管路能量损失增大，在流体密度上升2u的情况下，压力表读数是增加的。（3）叶轮直径减小 5%时泵的特性曲线变化情况如图所示，特性曲线由 1 变为 3，工作点由 C 变为 D，结果是流量 Q 减小、扬程 He 下降、轴功率 N 下降。 （用切割定律也可得到相同的结论）8流量减小时，管路能量损失减小，由式（2）可知，真空表读数下降。流量减小时，管路能量损失减小，由式（3）可以看出，压力表读
25、数要减小。（4）转速提高 5%时泵的特性曲线变化如图所示，特性曲线由 1 变为 2，工作点由C 变为 E，结果是流量 Q 增加、扬程 He 上升、轴功率 N 上升。由式（3）可知，压力表读数增加；由式（2）可知，真空表读数增加。点评：离心泵的工作状态与其工作点对应，而工作点由泵的特性和管路的特性共同决定。改变这两种特性都可以使工作点发生变化，对应的流量、压力、轴功率、压力表和真空表都会发生变化。工程上，离心泵所在管路的流量调节也正是基于这一原理而实现的。8、用某种型号的离心泵从敞口容器中输送液体，离心泵的吸入管长度为 12m，直径为62mm。假定吸入管内流体流动已进入阻力平方区，直管摩擦阻力系
26、数为 0.028，总局部阻力系数 .1，当地的大气压为 1.013105Pa。试求此泵在以下各种情况下允许安2装高度为多少？（1） 输送流量为 25m3/h、温度为 20C 的水；（2） 输送流量为 25m3/h、温度为 60C 的水；（3） 输送流量为 25m3/h、温度为 20C 的油；（饱和蒸汽压 2.67104Pa，密度740kg/m3）（4） 输送流量为 30 m3/h、温度为 20C 的水（5） 输送流量为 25m3/h 的沸腾水。解：（1）从泵的样本查得，该泵在流量为 25m3/h，允许汽蚀余量为 2.0m。吸入管内流速： smdQu /0.26*0.145221 吸入管路阻力损
27、失： mgulHf 87.1.9*231320C 水的饱和蒸汽压 2.33kPa。此时泵的允许安装高度为： mHhgpHfvg 2.687.102.91038.91050max （2）60C 水的饱和蒸汽压 19.93kPa，代入上式解得：hgpfvg 42.87.102.91038.91050max （3）20C 油饱和蒸汽压 2.67104Pa，将相关数据代入上式得： mHhgpHfvg 41.687.021.9746.050max 9（4）流量变化，则吸入管路阻力也要变化。此时， smdQu /76.230*6.143221 最大允许安装高度：gulHf 69.281.*1 mHhpgf
28、v 4.5.0.903.91050max （5）液体沸腾时， v此时， mhHfg 87.3.102max 点评：影响离心泵最大允许安装高度的因素可以概括为以下几个方面：流体的种类，一般来说，蒸汽压越大，最大允许安装高度越低；流体的温度，温度越高，最大允许安装高度越低；流体流量，流量越大，吸入管路阻力越大，最大允许安装高度越低；储槽压力和吸入管路配置情况；当被输送液体沸腾时，最大允许安装高度与流体的种类无关，主要取决于流体的流量和吸入管路的阻力。可见，生产中流体温度和流量的上浮都可能导致原本正常工作的泵发生汽蚀。因此，计算泵的最大允许安装高度时，应以可能的最高操作温度和流量来计算。9、利用虹吸管将池中温度为 90热水引出，两容器水面 的垂直距离为 2m，管段 AB 长 5m，管段 BC 长 10m(皆 包括局部阻力的当量长度)，管路直径为 20mm，直管阻力系数为 0.02。若要保证管路不发生汽化现象，管路顶点的最大安装高度为多少？ (已知 90热水的饱和蒸汽压为 70110 4Pa)解： 设顶点压强 ，在断面 11 和断面 BB 之间列机械能街算式， VBp在断面 11 和 22 之间列机械能衡算式，可求得 管内流速可求出 B 点最大安装高度为：10
