过程流体机械部分计算题答案.doc

第三章　离心式压缩机
1．已知丙烯C3H6的R=197.57J/kg·K,,首级进口压力0.12Mpa,温度-41.7℃．若选取ｕ＝235.6m/s,,

试求首级的压力比,级出口压力
解:有限多叶片叶轮的理论能量头为：

总耗功为：

又因为多变效率为，则

由气体的多变压缩功公式得：

级的出口压力为

2.已知某压缩机的第四级进口容积流量qVin=1.543m3/s.该级

试计算该级叶轮出口相对宽度该值是否符合要求?
解;

那么

所以,该值符合要求.
第四章　泵
1．某化工厂需要三台水泵，其性能要求是：第一台qv1=50m3/h，H1=100m，第二台qv2=400m3/h，H2=40m，第三台qv3=800m3/h，H3=18m，均选用n=1450r/min的叶轮外径，试问叶轮交流电动机驱动，试问如何初选泵型？又若选出的第二台泵的扬程偏大，需要切割外径允许的最大切割量是多少？相应的流量、扬程和效率约降低多少？
解：
（1）
第一台qv1=50m3/h，H1=100m，
第二台qv2=400m3/h，H2=40m，
第三台qv3=800m3/h，H3=18m，
均选用n=1450r/min
那么，由得：
第一台，选用活塞泵，
第二台，选用离心泵，
第三台，选用轴流泵。
（2），那么由表4-3得：
叶轮外径允许的最大切割量为15%，即：

则，流量降低15%，扬程降低27．75%，效率降低1．5％。
2．某化工厂由储水池清水输送到高位水槽中，要求供水量为100m3/h。储水池至泵的高度为2．5m，泵至高位水槽的高度为26m，其上装有带滤网的底阀1个，闸板阀1个，90°弯头2个，锥型渐缩过渡接管1个，压水管长40m，其上装有止回阀1个，闸板阀1个，90°弯头2个，锥型渐扩过渡接管1个。要求选用恰当的水泵。
解：
· 选定管道直径
由得：

其中
一般取吸水管中流速，中流速
则吸水管直径，取外径为219mm（内径210mm）。
出水管直径，取外径为159mm（内径150mm）。
得到实际流速为：
吸水管中流速
出水管中流速

（2）水泵所需扬程
①吸水管阻力损失包括沿程阻力损失和局部阻力损失。查得局部阻力损失系数为：
带滤网的底阀，闸板阀，90°弯头，锥型渐缩过渡接管，
吸水管阻力损失为：

②出水管阻力损失包括沿程阻力损失和局部阻力损失。查得局部阻力损失系数为：
止回阀，闸板阀，90°弯头，锥型渐扩过渡接管，
出水管阻力损失为：
③水泵所需扬程

④水泵选型
考虑一定的余量，水泵扬程为：1．08H＝1．08×31=33．48m
流量为：
在单级离心泵型谱图上查得100-80-160，压头H=34m，流量
⑤校核

3．已知某化肥厂所选用的一台离心泵的性能为：
qv，（m3/h）
H(m)
NPSHr(m)
60
24
4
100
20
4.5
120
16.5
5
该厂当地的大气压头为10.35mH2O，查得年平均25℃下的清水的饱和蒸汽压力pv=3168Pa，泵前得吸入装置是储水池至泵的高度5m，吸入管径250mm，管长20m，沿程阻力系数为λ=0.02，其中有带滤网底阀一个ξ=8，闸板阀一个ξ=0.12。90°弯管4个ξ=0.88，锥型渐缩过渡接管一个ξ=0.05。该泵的使用流量范围在80-120m3/h，试问该泵在使用时是否发生汽蚀？如果发生汽蚀，建议用户对吸入装置的设计应做什么改进，方可使其避免发生汽蚀？
解：
由式（4－17）得到

当时，容易发生汽蚀，因为此时大，小，且越大。
取工况，此时若不汽蚀，也不会汽蚀。此时。

会发生汽蚀。
改进方法：
①将改为；
②
③倒灌
④管路阻力损失减小
⑤

第五章 离心机
1．已知离心机转速为300rpm，分离物密度为1500kg/m3，离心机转鼓内半径为0．8m，转鼓内物料环的内表面半径为0．7m。求此时的离心液压。
解：已知n=223000r/min，那么
由得

所以此时的离心液压为11．1MPa。

2．有一澄清型碟片离心机，内有碟片20个，碟片小端半径为0．05m，大端半径为0．3m，碟片母线与轴线成30°夹角。在转速5000r/min下分离固体颗粒密度为2000kg/m3的水悬浮液，要使粒径大于1．0μm的颗粒都得到分离，计算此时的生产能力。
解：查表得到水在20℃时的粘度
那么，

所以粒子是处于层流区作沉降运动。则
那么离心机的生产能力为：

3．已知柱型转鼓离心机生产能力qv=10m3/h，转鼓内半径r2=0.5m，自由液面半径0.3m，在长转鼓条件下，流体流动状态不随时间改变，求此时的液流轴向速度分布，并绘图表示。

解：

ko
qv
r1
r2
β0
0.6
10
0.3

0.5
0.2136

k
r
uz

0.6
0.3
32.47

0.64
0.32
32.09

0.68
0.34
31.00

0.72
0.36
29.23

0.76
0.38
26.81

0.8
0.4
23.78

0.84
0.42
20.14

0.88
0.44
15.93

0.92
0.46
11.16

0.96
0.48
5.85

1
0.5
0.00

um
19.90446