大学课件-化工原理-第2章流动与输送习题课

流体流动与输送讨论题采用气提法除去污水中易挥发杂质，使其达到环保排放要求，工艺流程如图所示。有两台型号相同的泵，开一备一，泵的主要性能参数如下表所示。H(m)qv(m3/h)P(kw)η(%)NPSHr(m)134.5101.8750.61.3230.8202.6642.8324303.0763.54.3试求：1.设阀门半开，泵排出管管路总长（包括局部阻力）200米，试求泵的工作点?2.泵吸入管的阻力及∑（l+le)?3.真空表P3的读数？h3h20022P31P1h1已知：池内水温20℃，压力表P1=2.75kgf/cm2（g），塔顶操作压力0.2kgf/cm2（g），进料预热器的压降0.2kgf/cm2（g），水在管路中的流动均属于阻力平方区，且摩擦系数λ为0.023，吸入管和排出管的管径均为Φ85×2.5，图中所示的相对高度分别为h1=2m，h2=22m，h3=1m。忽略泵的阻力损失。4阀门全开时，泵排出管∑（l+le)=100米，试求泵的工作点?压力表的读数？因调解流量损失在阀门上的扬程ΔHV?（预热器损失扬程按ΔHe=31.25u2/2g）5安装高度适宜否？6阀门关闭时，压力表的读数？7因扩大生产能力，污水排放量增加30%，该泵能否满足要求？如不能满足要求,可采取什么措施？阀门如何动作？压力表如何变化？（以原工作点为准）8塔操作压力波动，对泵操作有和影响？试用图解说明，应采取什么措施稳定生产？h200122P3P1h1h3h200122P3P1h1h3解：(1)首先确定流量在1-1及2-2面列方程：fEhgPgugPZgugPZ2222222111guZZgPgPPhEf2)(211221guguhf255.32201081.9)81.99982.02.075.2(21214gudllhef2)(21.设阀门半开，泵排出管管路总长（包括局部阻力）200米，试求泵的工作点?08.0023.020055.308.081.92)(55.3221dllgduehmudqV/9.1936001.1)08.0(785.043221smu/1.1h200122P3P1h1h3gugudlle255.32)(2121由点2和点3：He=36.24-0.0136qV2由点1和点2：He=35.7-0.01233qV2由点1和点3：He=35.8-0.0131qV2(2)确定扬程HemqVm3/hNkwη%NPSHrm134.5101.8750.61.3230.8202.6642.8324303.0763.54.3泵的特性曲线方程：He=k-bqV2平均值：H=35.9-0.013qV2当qV=19.9m3/h，He=30.75mh200122P3P1h1h3解:(1)泵吸入管阻力：∑hf0-1在1-1及0-0面列方程(以0-0面为基准面)：1021112fehgugPZHgudllhef2)(2110mgugPZHhef12.181.921.181.99981081.975.2275.302242111102.泵吸入段的阻力及∑（l+le)?含局部阻力）(17.631.1023.012.181.908.022)(2210muhdgllfe(2)∑(l+le)h200122P3P1h1h33.真空表P3的读数？解：在0-0及3-3面列方程(以0-0面为基准面)：忽略泵的阻力30233320fhgugPZ1030ffhhkPaP36.213mmHgP23.160真真空度：4阀门全开时，泵排出管∑（l+le)=100米，试求泵的工作点?压力表的读数？因调节流量损失在阀门上的扬程ΔHV?（预热器损失扬程按ΔHe=31.25u2/2g）解:(1)系统最大流量（阀门全开时）在0-0及2-2面列方程：022202222uHhgugPZLEfh200122P3P1h1h32298.3242)08.010017.63023.025.31(222uLguL度不变。因此吸入段阻力当量长特性有关，因为当量长度只与管路2013.09.35:VeqH泵特性曲线2012.024:VqL管路特性曲线24dquV解方程组得：qVmax=21.82m3/hHe=29.71m(2)压力表读数在1-1及0-0面列方程((以0-0面为基准面)：1021112fehgugPZHh200122P3P1h1h3gudllZHgPee2))(1(2111)2(102111fehguZHgP074.02)36004(222max21gdqguVmgP29.26074.0)108.017.63023.0(271.291得:p1=252766.59Pa=2.49kg/cm2(g)(3)调节流量损失在阀门上的扬程QDHeQHeAHeDQACDBAE'E半开全开当半开时：qV1=19.9m3/h时He=30.75m=HDΔHV=HD-HB=30.75-28.75=2.0m在qV1=19.9m3/h，根据管路特性曲线：2012.024:VqL曲线阀门全开时的管路特性L1=28.75m=HB5安装高度适宜否？为了安全起见，以最大流量考查安装高度。qVmax=21.82m3/hH=29.71m查表知：当qV=20m3/hNPSHr=2.8mqV=30m3/hNPSHr=4.3m插值得：qVmax=21.82m3/hNPSHr=3.1mmggudlelhf12.121.108.017.63023.02)(2210当t=20℃，Ps=2.34×103PaHemqVm3/hNkwη%NPSHrm134.5101.8750.61.3230.8202.6642.8324303.0763.54.3取S=1.0mh200122P3P1h1h3则泵的允许安装高度：实际安装高度z=1m[z]，故高度适宜mSNPSHhgpgpzrfsoo89.411.312.181.9998234081.9998101325][16关闭时，压力表的读数:阀门关闭时u=0；∑hf=0在1-1及0-0面列方程gPZHe1h200122P3P1h1h3mqHVe9.35013.09.352)(/28.388.331893)(21gcmkgPgzHPae7污水排放量增加30%,泵能否满足要求(1)qV’=1.3qV=25.87m3/hqVmax=21.82m3/h因此不能满足要求（2）措施：采用并联操作时，单并HH单并,,2VVqq24并并VqbkH2单单VbqkHh200122P3P1h1h3当qV并=25.87m3/h时，He并=33.72m全开时，管路所需扬程：L=24+0.012×25.872=32.03m所需扬程：LHe并;故合用He并HeABdbCQ1Q并231025.39.35并并：故泵的并联特性曲线为VqH并联操作的最大流量：He并=35.9-3.25×10-3qV2L=24+0.012qV2解得：qV并max=27.93m3/h所需流量：qV'qV并max,故合用最大流量与生产流量的比值：扩产前单泵：qVmax/qV=21.82/19.9=1.1扩产后并联：qV'max/qV'=27.93/25.87=1.08当qV'=25.87m3/h时;He串=54.40m所需扬程LHe串;故合用（2）措施：采用串联操作He串HeABdbQ串cc'VΔ(z+p/ρg）0He时，单串,,VVqq单串HH22,2串串VbqkH2,单单如果VbqkH2,026.08.71串串程为：则泵的串联特性曲线方VqH串联操作的最大流量：He串=71.8-0.026qV串2L=24+0.012qV2解得：qVmax=35.47m3/h所需流量qV'qV串max;故合用He串HeQ串VHeABCDE最大流量与生产流量的比值：扩产前单泵：qVmax/qV=21.82/19.9=1.1扩产后并联：qV'max/qV’=25.47/25.87=1.37串联、并联选择（交点）H串'=71.8-0.026qV'2H并'=35.9-3.25×10-3qV'2q'=35.03m3/h;H'=39.9m（3）阀门如何动作当半开时，管路特性：2221067.1242)08.020017.63023.025.31(222VqLguL231025.39.35并并泵的并联特性曲线为：VqH由上式解得：qV=24.42m3/h因此，当开度1/2时，流量达不到25.87m3/h，故阀门开度应大于1/2。从半开逐渐增大开度：压力表读数下降，H↓;A→B↓从全开逐渐减小开度：压力表读数增加，H↑;C→B↑QDHeQ’QmaxBAC半开全开Q并联单泵A’阀门如何动作的说明:阀门开度的变化，只有确定某一状态流量的情况下，与qV比较，才可推断阀门的动作方向。QDHeQ’QmaxBAC半开全开Q并联单泵A’如果该点流量大于qV时，阀门关小；如果该点流量小于qV时，阀门开大当组合工作点为A时，单泵工作点为A’。qV并2qV单8塔操作压力波动，对泵操作有和影响？试用图解说明，应采取什么措|施稳定生产？压力波动必将导致流量的波动。塔压增高，流量下降，此时应开大阀门，系统阻力下降。A→B塔压下降，流量增高，此时应关小阀门，系统阻力增加。A→CHeQBAC塔压增高塔压降低222221112121upgzupgz1、设理想流体，分析管内各点流体的压力2、理想流体，是否能够H→∞?3、水是否可以从低处→高处、低压→高压流动?4、判断流体流动方向的依据?各截面上总机械能的大小虹吸管（虹吸现象）