【应用化工系】化工原理-习题

    一、填空题:
1.(2分)悬浮液属液态非均相物系,其中分散内相是指_____________;分散外相是指 ______________________________。
  ***答案***   固体微粒,  包围在微粒周围的液体
2.(3分)悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下,沿重力方向作自由沿降时,会受到_____________三个力的作用。当此三个力的______________时,微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度,称为____________ 。
  ***答案***   重力、阻力、浮力       代数和为零        沉降速度
3.(2分)自由沉降是 ___________________________________ 。
  ***答案***   沉降过程颗粒互不干扰的沉降
4.(2分)当微粒在介质中作自由沉降时,若粒子沉降的Rep相同时,球形度越大的微粒,介质阻力系数越________ 。球形粒子的球形度为_________ 。
  ***答案***    小        1
5.(2分)沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒,在 _________力或__________力的作用下,沿受力方向发生运动而___________ ,从而与流体分离的过程。
  ***答案***   重      离心     沉积
6.(3分)球形粒子在介质中自由沉降时,匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时,其阻力系数=____________.
  ***答案***   粒子所受合力的代数和为零     24/ Rep
7.(2分)降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。
  ***答案***   增大沉降面积,提高生产能力。
8.(3分)气体的净制按操作原理可分为_____________________________________
___________________.旋风分离器属_________________ 。
  ***答案***   重力沉降、离心沉降、过滤           离心沉降
9.(2分)过滤是一种分离悬浮在____________________的操作。
  ***答案***   液体或气体中固体微粒
10.(2分)过滤速率是指___________________________ 。在恒压过滤时,过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ 。
  ***答案***   单位时间内通过单位面积的滤液体积     变慢
11.(2分)悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是___________________________ ___________________________________________________。
  ***答案***   在滤饼中形成骨架,使滤渣疏松,孔隙率加大,滤液得以畅流
12.(2分)过滤阻力由两方面因素决定:一方面是滤液本身的性质,即其_________;另一方面是滤渣层本身的性质,即_______ 。
  ***答案***    μ         γL
13.(2分)板框压滤机每个操作循环由______________________________________五个阶段组成。
  ***答案***   装合板框、过滤、洗涤、卸渣、整理
14.(4分)板框压滤机主要由____________________________________________,三种板按 ________________的顺序排列组成。
  ***答案***   滤板、滤框、主梁(或支架)压紧装置等组成
     1—2—3—2—1—2—3—2—1
15.(3分)某板框压滤机的框的尺寸为:长×宽×厚=810×810×25 mm,若该机有10块框,其过滤面积约为_________________ m。
  ***答案***    13.12
16.(4分)板框压滤机采用横穿洗涤滤渣,此时洗穿过____层滤布及____个滤框厚度的滤渣,流经过长度约为过滤终了滤液流动路程的____倍,而供洗液流通的面积又仅为过滤面积的____。
  ***答案***     二;     一;    二 ;    二分之一
17.(3分) 转鼓真空过滤机,转鼓每旋转一周,过滤面积,的任一部分都顺次经历___________________________________________等五个阶段。
  ***答案***    过滤、吸干、洗涤、吹松、卸渣
18.(3分)离心分离因数是指_____________________________________________
___________________。为了提高离心机的分离效率,通常使离心机的___________增高,而将它的________减少。
  ***答案***    物料在离心力场中所受的离心力与重力之比;     转速       直径适当
19.(2分)离心机的分离因数越大,则分离效果越__________;要提高离心机的分离效果,一般采用________________的离心机。
  ***答案***    好 ;   高转速 ;     小直径
20.(3分)某悬浮液在离心机内进行离心分离时,若微粒的离心加速度达到9807m.s,则离心机的分离因数等于__________。
  ***答案***    1000
二、选择题:
1.(2分)欲提高降尘宝的生产能力,主要的措施是(    )。
    A. 提高降尘宝的高度;  B. 延长沉降时间;  C. 增大沉降面积
  ***答案***     C                      
2.(2分)为使离心机有较大的分离因数和保证转鼓有关足够的机械强度,应采用(   )的转鼓。   
     A. 高转速、大直径;  B. 高转速、小直径;
     C. 低转速、大直径;  D. 低转速,小直径;
  ***答案***     B                
3.(2分)用板框压滤机恒压过滤某一滤浆(滤渣为不可压缩,且忽略介质阻力),若过滤时间相同,要使其得到的滤液量增加一倍的方法有(    )。
     A. 将过滤面积增加一倍; B. 将过滤压差增加一倍;   
     C. 将滤浆温度到高一倍。
  ***答案***    A              
4.(2分)板框压滤机组合时应将板、框按(    )顺序置于机架上。
     A. 123123123……;    B. 123212321……;
     C. 3121212……3
  ***答案***     B               
5.(2分)有一高温含尘气流,尘粒的平均直径在2~3μm,现要达到较好的除尘效果,可采(    )的除尘设备。
     A. 降尘室; B. 旋风分离器; C. 湿法除尘; D. 袋滤器
  ***答案***   C            
6.(2分)当固体微粒在大气中沉降是层流区域时,以(    )的大小对沉降速度的影响最为显著。
     A. 颗粒密度;   B. 空气粘度;   C. 颗粒直径
  ***答案***    C            
7.(2分)卧式刮刀卸料离心机按操作原理分应属于(    )离心机。
     A. 沉降式     B. 过滤式     C. 分离式
  ***答案***     B            
8.(2分)分离效率最高的气体净制设备是(    )。
     A. 袋滤器;  B. 文丘里除尘器;  C. 泡沫除尘器
  ***答案***    A            
9.(2分) 若气体中所含微粒的最小直径为1μm,并含有少量水分,现要将此气体进行净制,并希望分离效率达99%,则应选用(   )。
     A. 袋滤器;  B. 文丘里除尘器;  C. 泡沫除尘器
  ***答案***    B            
10.(2分)当微粒与流体的相对运动属于滞流时,旋转半径为1m,切线速度为20m.s,同一微粒在上述条件下的离心沉降速度等于重力沉降速度的(   )。
     A. 2倍;     B. 10倍;     C. 40.8倍
  ***答案***    C             
11.(2分)    为提高旋风分离器的效率,当气体处理量较大时,应采用(    )。
    A. 几个小直径的分离器并联;  B. 大直径的分离 ;
    C. 几个小直径的分离器串联。
  ***答案***    A               
12.(2分)颗粒的重力沉降在层流区域时,尘气的除尘以(    )为好。
    A. 冷却后进行;    B. 加热后进行;                
    C. 不必换热,马上进行分离。
  ***答案***    A                  
13.(2分)旋风分离器的临界粒径是指能完全分离出来的(    )粒径。
    A. 最小;      B. 最大;      C. 平均;
  ***答案***     A                  
14.(2分)旋风分离器主要是利用(   )的作用使颗粒沉降而达到分离。
    A. 重力;    B. 惯性离心力;    C. 静电场
  ***答案***    B                   
15.(2分)离心机的分离因数α愈大,表明它的分离能力愈(    )。
    A. 差;       B. 强;     C. 低
  ***答案***    B                  
16.(2分)恒压过滤时过滤速率随过程的进行而不断(    )。
    A. 加快;      B. 减慢;    C. 不变
  ***答案***    B                 
17.(2分)要使微粒从气流中除去的条件,必须使微粒在降尘室内的停留时间(   )微粒的沉降时间。
     A. ≥;      B. ≤;    C. <;    D. >
  ***答案***    A                       
18.(2分) 板框过滤机采用横穿法洗涤滤渣时,若洗涤压差等于最终过滤压差,洗涤液粘度等于滤液粘度,则其洗涤速率为过滤终了速率的(    )倍。
     A. 1;      B. 0.5;      C. 0.25
  ***答案***    C                   
19.(2分)现有一乳浊液要进行分离操作,可采用(    )。
    A. 沉降器;    B. 三足式离心机;    C. 碟式离心机。
  ***答案***    C                  
20.(2分)含尘气体中的尘粒称为(    )。
     A. 连续相;     B. 分散相;     C. 非均相。
  ***答案***    B                     
三、判断题:
1.(2分)离心机的分离因数α愈大,表明它的分离能力愈强。(    )
  ***答案***    √
2.(2分)通过旋风分离器能够完全分离出来的最大颗粒直径,称临界颗粒直径。(    )
  ***答案***    ×
3.(2分)固体颗粒在大气中沉防是层流区域时,以颗粒直径的大小对沉降速度的影响最为显著。(    )
  ***答案***   √
4.(2分)旋风分离器是利用惯性离心力作用来净制气的设备。(   )
  ***答案***   √
5.(2分)若洗涤压差与过滤压差相等,洗水粘度与滤液粘度相同时,对转筒真空过滤机来说,洗涤速率=过滤未速度。(    )
  ***答案***   √
6.(2分)沉降器的生产能力与沉降高度有关。(    )
  ***答案***    ×
7.(2分)恒压过滤过程的过滤速度是恒定的。(    )
  ***答案**   ×
8.(2分)要使固体颗粒在沉降器内从流体中分离出来,颗粒沉降所需要的时间必须大于颗粒在器内的停留时间。(    )
  ***答案***    ×
9.(2分) 为提高旋风分离器的分离效率,当气体处理量大时,解决的方法有:一是用几个直径小的分离器并联操作。(    )
  ***答案***    √  
10.(2分)在气一固分离过程,为了增大沉降速度U,必须使气体的温度升高。(    )
  ***答案***   ×
11.(2分)颗粒的自由沉降速度U小于扰沉降速度。(    )
  ***答案***    ×
12.(2分) 通常气体的净制宜在低温下进行;(    )而悬浮液的分离宜在高温下进行。(    )
  ***答案***    √     √
13.(2分)粒子的离心沉降速度与重力沉降速度一样,是一个不变值。(    )
  ***答案***    ×
14.(2分) 做板框压滤机的过滤实验时,滤液的流动路线与洗水的流动路线是相同的。(    )
  ***答案***   ×
15.(2分)板框压滤机采用横穿法洗涤时,若洗涤压差=最终过滤压差,洗涤液粘度=滤液粘度,则其洗涤速率=1/4过滤终了速率。(   )
  ***答案***    √
16.(2分)物料在离心机内进行分离时,其离心加速度与重力加速度的比值,称为离心分离因数。(    )
  ***答案***   √
17.(2分)滤渣的比阻越大,说明越容易过滤。(    )
  ***答案***   ×
18.(2分)恒压过滤时过滤速率随过程的进行不断下降。(    )
  ***答案***   √
19.(2分)袋滤器可用于除去含微粒直径小至1μm的湿气体的净制。(    )
  ***答案***   ×
20.(2分)欲提高降尘室的生产能力一倍,应将降尘室的高度增加一倍。(   )
  ***答案***   ×
四、问答题:
1.(8分)为什么工业上气体的除尘常放在冷却之后进行?而在悬浮液的过滤分离中,滤浆却不宜在冷却后才进行过滤?
  ***答案***  
     由沉降公式u=d(ρ-ρ)g/(18μ)可见,U与μ成反比,对于气体温度升,高其粘度增大,温度下降,粘度减少。所以对气体的除尘常放在冷却后进行,这样可增大沉降速度U。而悬浮液的过滤,过滤速率为dv/(Adq)=△P/(rμL),即粘度为过滤阻力。当悬浮液的温度降低时,粘度却增大,为提高过滤速率,所以不宜冷却后过滤。
                                      试题二
      一:填充题(20分)
       1、牛顿粘性定律_____________,粘度在SI制中的单位是___________。
       2、常用测定流量的流___________._____________._________________。
       3、在流动糸统中,若截面上流体的流速、压强、密度等仅随__________而变,不随__________而变,称为稳定流动。若以上各量既随__________而变,又随__________而变,称为不稳定流动。
4、等边三角形的边长为a,其当量直径为____________________。
5、流体在圆形直管内滞流流动时,其速度分布是_____________ 型曲线,其管中心的最大流速为平均流速的___________ ,縻擦糸数的关系为______________。
6、泵是指_______________________________,按其工作原理来分可分为
        __________._____________._____________.__________________。
7、气体按压缩比来分,可分为________._______._________._________。
8、降沉室内颗粒得以沉降的条件________________________________。
9、过滤操作实际上是滤液通过_________和__________ 的流动过程,
      过滤速率是指___________________________________________。        
        10、传热一般采用逆流操作,但为__________________.________________
             时采用并流操作。
  11、用二种厚度相同的材料保温时,往往把_____________ 的材料包在内 层,以达到好的保温效果。
      12、蒸发是利用溶液中溶质的________,用加热的方法使部分溶剂汽化并除去 ___________溶液的浓度或析出溶质。
      13、金属的导热糸数大都随其纯度的增加而_____,随其温度的升高___。
      14、对流传热的热阻主要集中在______________,因____________________
              强化对流传热的重要途径。
      15、  工程上流体流经换热器的压降通常限定在__________Kpa。
二:问答题(30分)
         1、流体的流动形态有哪几种?如何判断?
  2、何谓层流内层?其厚度受哪些因素影响?
  3、采用多级压缩的优点有哪些?
         4、列管式换热器为何要进行热补偿?
         5、单层圆筒壁的内、外半径分别为,壁表面温度分别为                和,若,试写出圆筒任意半径r处的温度表达式?         
   三:计算题(50分)
1、流量为5000的水通过一根20Km长的水平管,总压降为0.5Mpa。现在中央接一完全相同的平行管到中点。问总流量变为多少?(设总压降始终不变,流动始终为高度湍流,局部阻力忽略)。
2、泵将的水由一贮槽打到另一贮槽,其中吸入管和排出管的管径为的无缝钢管。吸入管长为50m,排出管长为160m。且泵到
  管出口的距离为10m,其中流量为。(已知:,m,,).(时水,)
  求:忽略动压头,求泵的安装高度?
          泵的轴功率和效率?
3、一列式换热器规格如下:管长3m,管数30根,管径为,管程为     1,现拟选用此换热器冷凝、冷却饱和蒸汽,使之从饱和温度降至走管外,其流量为,其冷凝潜热为,比热为。水走管内,且与成逆流流动。冷却水的进出口温度分别为。已知冷凝和冷却段基于外表面的总传热糸数分别为。问此换热器是否造适用?
4、用一传热面积为的蒸发器将某溶液由15%浓缩到40%,沸点进料,要求每小时蒸得375Kg浓缩液,已知加热蒸汽压强为200Kpa,蒸发室的操作压强为20Kpa,此操作条件下的温度差损失可取,热损失可忽略不计。试求:(1)开始设入使用时,此蒸发器的传热糸数为多少?
      (2)操作一段时间后,因物料在传热面上结垢,为完成同样蒸发任务,需将加热蒸汽的压力提高到350Kpa,问此时蒸发器的传热糸数为多少?
       查得20Kpa水蒸汽的饱和温度为,汽化潜热为
       查得200Kpa水蒸汽的饱和温度为
   查得350Kpa水蒸汽的饱和温度为
   试题二的答案
  一:填充题
     1、
 2、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计。
 3 、位置、时间、时间、位置。
 4、
 5、抛物线、0.5、
 6、为液体提供能量的输送机械,离心式、往复式、旋转式和流体作用式。
 7、通风机、鼓风机、压缩机。
 8、颗粒的停留时间大于沉降时间。
 9、介质和滤渣层的流动,单位时间内所获到的滤液量。
          10、控制温度、降低粘度、减少阻力。
          11、导热糸数小的。
           12、不挥发性、提高。
           13、增加、增加。
           14、层流内层、减薄层流内层的厚度。
           15、10.13-101.3.
     二:问答题
 1、流体的流动形态有两种:层流和湍流;用雷诺准数来判断,当,为层流,当为湍流。
1、  在湍流主体内靠近管壁处始终存在着一层作层流流动 的流体薄层,此薄层称为层流内层。受管径、流速、粘度和密度。
2、  避免压缩后气体温度过高,提高气缸容积糸数,减小功率,使压缩机结构更为合理。
3、  列管式换热器中,由于两流体的温度不同,使管束和壳体的温度也不相同,因此它们的热膨胀程度也有区别。若两流体的温度差较大(以上)时,由于热应力会引起设备的变形,甚至弯曲和破裂。因此我们要考虑热补偿。
4、  =       
三:计算题
                                                                                                  1                                 3     2                                 图2-1                 
 
 1、  设接平行管道后,总流量为
          二平行管流量为
         板努利方程:
        
                            2     2                                   10m                                                                         1     1                                            图2-2
 
        
       总压降相同得:
           =
      
                       。2、
      。   
   
      考虑0.5m的安装安全糸数。则泵的安装高度为1m.
     .
 .
  .          .
 .     .
3、换热器已有的传热面积:
求所需的传热面积:
冷凝段的热量: =
冷却段的热量:
总热量为:Q=+=27.55Kw
冷却水的用量:
冷却水离开冷却段的温度:
冷凝段的温度差:
冷却段的温度差:
       冷凝段所需传热面积:
       冷却段所需传热面积:
       所需的总的传热面积:A=6.45.
4、水分蒸发量:.
F=1000Kg  ,     W=625Kg
      溶液的沸点为   
      传热糸数K为:
     改变压力后的传热糸数: 
     可见结垢以后的传热糸数降低。
一:填充题(20分)
        1、精馏塔内,气液两相的流动,液体靠_________自上而下地流动,气体靠___________自下而上地与液体成逆流流动。
        2、全回流时,操作线与_________重合,操作线方程为________,理论塔板数为__________.当回流比减少到_____________________________称为最小回流比,所需的理论塔板数_________________________.适宜的回流比应通过_________________________________确定。
       3、y-x相平衡曲线上各点的温度是_______  。
       4、当增大操作压强时,精馏过程中物糸的相对挥发度__________,塔顶温度_________,塔釜温度_________。
       5、精馏塔设计时,若工艺要求一定,减少需要的理论板数,回流比应______,蒸馏釜中所需的加热蒸汽消耗量应_________,所需塔径应________,操作费和设备费的总设资将是___________________________。
       6、享利定律____________________________________________________。
  其数学表达式__________._____________._______________.____________。
       7、所谓气膜控制,即吸收总阻力集中在______一侧,而_______一侧阻力可忽略;如果说吸收质气体是属于难溶气体,则此吸收过程是________控制。
       8、填料层高度的计算将要涉及_________.__________与_________这三种关系   式的应用。
       9、离开干燥器的湿空气温度比绝热饱和温度_____.目的是___________.
10、物料中的水分与空气达到平衡时,物料表面所产生的水蒸汽分压与空气中水蒸汽分压__________________.
    11、非吸水性物料,如黄沙、瓷土等平衡水分接近于_______________.
      12、萃取和精馏同样是分离____________的单元操作,但萃取操作更适用_____________________.________________________________________________________________._____________________________。
一:填充题
1、重力、压力差。
2、对角线、y=x、最小、两操作线的交到相平衡线时、无限多、经济核算。
3、不等的。                                         4、减少、增加、增加。
5、增大、增大、增大、急速下降至一最低点后又上升。
    6、  总压不太高时,在一定温度下,稀溶液上方溶质组分的平衡分压与它在液相中的浓度之间的关系。
7、气膜、液膜、液膜。                     8、物料衡算、传质速率、相平衡。
    9、高20-50K、防止干燥产品反潮。10、相等。        11、零。
   12、液体均相混合物、溶液沸点高、沸点相近、恒沸物、热敏性物料。

 
 
一、填空题:
1.(3分)某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为He=19m水柱,输水量为0.0079m3/s,则泵的有效功率为________.  ***答案***      1472w
2.(2分)离心泵的主要部件有如下三部分:______,_____,_______.
  ***答案***   泵壳;   叶轮;   泵轴
3.(2分)离心泵的主要参数有:______,______,______,________.
  ***答案***  流量;   扬程;   功率;   效率
4.(3分)  离心泵的特性曲线有: _____________,_________________,___________________.
  ***答案***  压头H~流量Q曲线;功率N~流量Q曲线; 效率η~流量Q曲线
5.(2分)离心泵的最大安装高度不会大于_______________.   ***答案*** 10m
6.(2分)离心泵的工作点是如下两条曲线的交点:______________,________________.
  ***答案***    泵特性曲线H--Q;    管路特性曲线H--Q
7.(3分)调节泵流量的方法有:_____________,__________________,____________________.
  ***答案***   改变阀门的开度;  改变泵的转速;  车削叶轮外径
8.(3分)液体输送设备有:___________,___________,__________,___________,_______.
  ***答案***   离心泵;  往复泵;  齿轮泵;  螺杆泵;  旋涡泵
9.(3分)气体输送设备有:________,_________,___________.
  ***答案***     通风机;   鼓风机;   压缩机
10.(3分)泵起动时,先关闭泵的出口开关的原因是____________________
 **答案** 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。
11.(3分)若被输送的流体粘度增高,则离心泵的压头___,流量  ___,效率___,轴功率____。  ***答案***  减小      减小      下降      增大
12.离心泵的流量调节阀安装在离心泵___管路上,关小出口阀门后,真空表的读数____,压力表的读数_____。  ***答案***    出口      减小      增大
13.(2分)流体输送设备按工作原理大致可分为四类即___,__,___,____。   ***答案***   离心式 , 往复式 , 旋转式 ,  流体动力作用式
14.(2分)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。
  ***答案***    气蚀
15.(2分)     离心泵的扬程含义是______________
  ***答案***   离心泵给单位重量的液体所提供的能量。
16.(2分)     离心泵叶轮按有无盖板可分为____,_____,______。
  ***答案***     敞式      半敞式      闭式(或开式,半开式,闭式)
17.(2分)离心泵铭牌上标明的流量和扬程指的是_______时的流量和扬程。
  ***答案***  效率最高
18.(3分)     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ρ=1200kg/m3 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)
  ***答案***   不变    不变    变大    变大
19.(5分)离心泵用来输送常温的水,已知泵的性能为:Q=0.05m3/s时H=20m ;管路特性为Q=0.05m3/s时,He=18m,则在该流量下,消耗在调节阀门上的压头增值 ΔH=______m;有效功率ΔN=______kw。 ***答案***   2;  0.981
20.(2分)    离心泵起动时,如果泵内没有充满液体而存在气体时,离心泵就不能输送液体。这种现象称为__________现象。***答案***     气缚
21.(2分)离心泵采用并联操作的目的是________,串联操作的目的是_________。
  ***答案***      提高流量;   提高扬程
22.(2分)风机的风压是指_________的气体通过风机而获得的能量。 ***答案** 单位体积
23.(2分)  离心通风机的性能曲线比离心泵的性能曲线多了一条____________曲线。
  ***答案***      流量与静风压
二、选择题:
1.(2分)离心泵起动时,应把出口阀关闭,以降低起动功率,保护电机,不致超负荷工作,这是因为(   )
    A. Q启动=0, N启动≈0 ;B. Q启动〉 0,N启动〉0;  C. Q启动0, N启动〈0
  ***答案***      A
2.(2分)     题号2073    第2章    知识点 100    难度 容易
    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
  ***答案***   A.
3.(2分)     题号2074    第2章    知识点 100    难度 容易
    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**答案***       B.
4.(2分)离心泵的扬程,是指单位重量流体经过泵后能量的值 (    )
    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)  ***答案***      B.
5.(2分)已知流体经过泵后,压力增大ΔP N/m2,则单位重量流体压力能增加为(   )
    A. ΔP            B. ΔP/ρ       C. ΔP/(ρg)     D. ΔP/(2g)
  ***答案***       C.
6.(2分)当离心泵内充满空气时,将发生气缚现象,这是因为(    )
      A. 气体的粘度太小      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
  ***答案***    B.
7.(2分)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
  ***答案***      C.
8.(2分)     题号2089    第2章    知识点 100    难度 较难
    在某校离心泵特性曲线实验装置中泵的安装高度为-1m,泵的入口处装一U形管压差计,则测得入口处的压力(    )
    A. 自始至终大于大气压力
    B. 随着流量的增大,经历大于大气压力,等于大气压力,小于大气压力三个阶段    C. 自始至终小于大气压力    D. 自始至终等于大气压力
  ***答案***   B.
9.(2分)  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(    )
    A. 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
  ***答案***     D.
10.(2分)离心泵的允许吸上真空度随泵的流量增大而(    )
     A. 增大         B. 减少       C. 不变
  ***答案***       B
11.(2分)用离心泵将液体从低处送到高处的垂直距离,称为(    )
    A. 扬程          B. 升扬高度        C. 吸液高度
  ***答案***      B
12.(2分)流量调节,离心泵常用(    ),往复泵常用(    )
    A. 出口阀          B. 进口阀         C. 旁路阀
  ***答案***    A、   C
13.(2分)输送气体的密度越大,则风机的风压(    )
    A. 越高         B. 越低       C. 不变
  ***答案***     A
14.(2分)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(    )    A. 离心泵         B. 往复泵        C. 齿轮泵
  ***答案***   C、   A
15.(2分)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(    )。
      A. 发生了气缚现象       B. 泵特性曲线变了       C. 管路特性曲线变了
  ***答案***      C
16.(2分)当离心泵输送的液体的粘度增大时,则其(    )
A. 扬程减少,流量、效率、轴功率均增大; B. 扬程、流量、效率均降低,轴功率增大
C. 扬程、效率增大,流量,轴功率减少;  D. 扬 程、流量、效率均增大,轴功率减少
  ***答案***     B
17.(2分)离心泵的吸液高度与(   )无关
 A. 排出管路的阻力大小 ; B. 吸入管路的阻力大小
 C. 当地大气压            D. 被输送液体的密度
  ***答案***     A
                    
三、问答题:
1.(12分)何谓离心泵的“气缚”和“气蚀”现象,它们对泵的操作有何危害?应如何防止?
  ***答案***  
    “气缚”:由于泵内存气,启动泵后吸不上液的现象,称“气缚”现象。“气缚”现象发生后,泵无液体排出,无噪音,振动。为防止“气缚”现象发生,启动前应灌满液体。
   “气蚀”:由于泵的吸上高度过高,使泵内压力等于或低于输送液体温度下的饱和蒸汽压时,液体气化,气泡形成,破裂等过程中引起的剥蚀现象,称“气蚀”现象,“气蚀”发生时液体因冲击而产生噪音、振动、使流量减少,甚者无液体排出。为防止“气蚀”现象发生;泵的实际安装高度应不高于允许吸上高度。
2.(10分)为什么离心泵可用出口阀来调节流量?往复泵可否采用同样方法调节流量?为什么?
  ***答案***  由离心泵的工作点知,改变泵出口阀的开度,使局部阻力改变,而管路特性曲线改变,流量随之改变,此法虽不经济,但对泵运转无其它影响;而往复泵属容积式泵,压头与流量基本无关,若关闭出口阀,则因泵内压力急剧升高,造成泵体。管路和电机的损坏,故不宜用出口阀来调节流量。
3.(6分) 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/ρg和动压头的增量△u/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分,泵工作时,其扬程大于升扬高度。
4.(8分)当离心泵启动后不吸液,其原因主要有哪些?
  ***答案*** 不吸液的原因可能是:由于灌液不够 或底阀不严密而漏液,使泵内存有空气;由于底阀或吸入管路 堵塞;安装高度过高;电机接线不正确致使叶轮反转等。
5.(8分)按图写出离心泵开泵及停泵操作程序。
  ***答案***  
    开泵:关闭阀B一打开阀A一灌液一关闭阀A一启动键K一全开阀B一调节阀A至合适流量。
    停泵:关闭阀A一关闭阀B(若长期停泵可不关,以便放完管路中的液体)一按停止电键K
6.(18分)不同类型的离心泵,其Q-H曲线的形状不同,有的较平(如图A线),有的较陡(图中B线),问:(1)当用离心泵来输送含有泥浆的液体,其部分泥浆会在管道内沉积,在此种情况下,宜选哪一类型Q-H线的离心泵才能避免流量发生过大的波动?(2)若用出口阀调节流量,对于哪一种形状的Q一H线离心泵较 为理想?
  ***答案***  
 (1)选用Q~H线较陡的泵(即图中的B线),设曲线I为原来的管路特性曲线;曲线II为后来(阻力增大)的管路特性曲线,从图中可看出对A泵来说,工作点由M1变为M2对应的流量由Qm1到 Q m2;对B泵来说
工作点由C1变到C2对应的流量由Qc1到                                                                     Qc2两泵流量变化(皆变小)的幅度B<A即(Qm1- Q m2)<( Qc1-                                                                     Q c2)(2)对调节流量来说,A泵较好,而调节流量较为灵敏(变化幅度较大),由图中工作点变化可知。
四、计算题:
1.(10分)  将20℃的水由水池打至一敞口高位槽中,槽内的水面与水池内的水面的垂直距离为31.6m。管路总能量损失为50J/kg,流量为20m3/h,试求理论功率为多少kw?
  ***答案***  
    gZ1+u12/2+P1/ρ+We=gZ2+u22/2+P2/ρ+∑Wf
    Z1=0,Z2=31.6m,P1=P2,u1≈0,u2≈0,   ∑Wf=50J/kg
    We=gZ2+∑Wf=9.81×31.6+50=3 60J/kg
      ms=20/3600×1000=5.556kg/s;   N=We ms=360×5.556=2000J/s=2kw
2.(16分)如图所示输水系统。已知:管路总长度(包括所有局部阻力当量长度) 为100m,从压力表至高位槽所有管长(包括所有局部阻力当量长度)为80m,管路摩擦系数λ=0.025,管子内径为0.05m,水的密度ρ=1000kg/m3,泵的效率为0.8,输水量为10m3/h,求:(1)泵轴功率N轴=?(2)压力表的读数为多少kgf/cm2
**答案***  
 ⑴ N轴=Ne/η ,Ne=ms·We ,ms=10×1000/3600=2.778kg/s
   We--泵对单位质量流体所做的有效功。
  选取1-1与2-2截面,并以 1-1截面的基准面。在两截面间做能量衡算:
Z1+u12/2g+P1/ρg+He=Z2+u22/2g+P2/ρg+∑hf
∵Z1=0    Z2=2+18=20m    p1=p2=0   u1≈0,u2≈0,
We=g·Z2+Σhf     Σhf=λ(ΣL/d)(u2/2)
u=(V/3600)/[(π/4)d2] =(10/3600)/(0.7852 ×0.052)=1.415m/s
 Σhf=0.025×(100/0.05)(1.4152/2)=50.06J/kg; We=9.81×20+50.06=246.25J/kg
 Ne=Ms·We=2.778×246.25=684J/s; N=Ne/0.8=684/0.8=855W
⑵再就3-3与2-2截面做能量衡算,并取3-3为基准面
   gZ3+(p3/ρ)+(u32/2)=gZ2+(p2/ρ)+(u22/2)+hf
∵Z3=0    Z2=18    p2=0    u2=0
∴p3/ρ=gZ2+hf -(u32/2) =9.81×18+λ(l/d) (u32/2) -(u32/2)
       =176.58+0.025(80/0.05)×(1.4152/2)-(1.4152/2)
       =176.58+40.04-1.0=215.62J/kg ; P3=ρ×215.62=215620N/m2
   P3=215620/(9.81×104)=2.198kgf/cm2 (表)
3.(18分)如图3B57离心泵将20℃的水由敞口水池送到一压力为2.5at的塔内,管径为φ108×4mm管路全长100m(包括局部阻力的当量长度,管的进、出口当量长度也包括在内)。已知:水的流量为56.5m3/h,水的粘度为1厘泊,密度为1000kg/m3,管路摩擦系数可取为0.024,试计算并回答:(1)水在管内流动时的流动形态;(2)管路所需要的压头和功率;
  ***答案***  
    已知:d=108-2×4=100mm=0.1m
A=(π/4)d2=3.14×(1/4)×0.12=0.785×10-2m2
l+Σle=100m    Q=56.5m3/h
 ∴u=Q/A=56.5/(3600×0.785×10-2)=2m/s
μ=1cp=10-3Pa·S    ρ=1000kg/m3   λ=0.024
⑴ ∵Re=duρ/μ=0.1×2×1000/10-3=2×105>4000;   ∴水在管内流动呈湍流
⑵ 以1-1面为水平基准面,在1-1与2-2面间列柏努利方程:
Z1+u12/2g+P1/ρg+He=Z2+u22/2g+P2/ρg+∑hf
∵Z1=0  u1=0  p1=0(表压)  Z2=18m  u2=0;  P2/ρg=2.5×9.81×103/(1000×9.81)=25m
 Σhf =λ[(l+Σle )/d](u2/2g) =0.024×(100/0.1)×[22/(2×9.81)]=4.9m;∴He=18+25+4.9=47.9m
  Ne=HQρg=47.9×1000×9.81×56.5/3600=7.4kw
4.(20分)如图所示,用离心泵将水从贮水池输送到敞口高位槽中,已知高位槽的水面离贮水池的水面高度保持为10m,输送水量用孔板流量计测得。孔板安装在离高位槽水面0.8m处, 孔径为20mm,孔流系数为0.61。管路为φ57×3.5mm的钢管,直管长度和局部阻力当量长度之和(包括孔板局部阻力当量长度)为250m,其中贮水池至孔板前测压点A的直管长度和局部阻力当量长度之和为50m 。水的密度为1000kg/m3,水的粘度为1cp,摩擦系数近似为λ=0.3164/Re0.25。U形管中指示液均为水银,其密度为13600kg/m3。当水的流量为6.86m3/h时,试确定:(1)水通过泵所获得的外加能量为多少? (2)在孔板前测压点A处安装的U形管压力计中指示液读数R1为多少?  ⑶孔板流量计的U形管中指示液读数R2为多少?
  ***答案***  
⑴ u=Vs/(0.785d2)=6.86/(0.785×0.052×3600)=0.971m/s
Re=0.05×0.971×1000/(1×10-3)=48550
λ=0.3164/Re0.25=0.1364/485500.25=0.0213
取贮水池液面为1-1截面,高位槽液面为2-2截面,列柏努利方程式:
Z1g+p1/ρ+u12/2+We= Z2g+p2/ρ+u22/2+∑h(f 1 – 2)
  W=Z2g +∑h(f 1 – 2)= Z2g +λ[(l+∑le )/d](u2/2)
=10×9.81+0.0213×(250/0.05)×(0.9712/2) =98.1+50.2=148.3J/kg
⑵以A点为2′-2′截面, 在1-1与2′-2′截面间列柏努利方程式
Z1g+p1/ρ+u12/2+We= Z2′g+p2′/ρ+u22/2+∑h(f 1 – 2)
 (p2′-p1)/ρ=(pA -pa )/ρ= We - Z2′g -(u2/2)-λ[(l+∑le )/d](u2/2)
=148.3-9.2×9.81-0.9712/2-0.0213(50/0.05)(0.9712/2)
=148.3-90.252-0.4714-10.04=47.53J/kg;pA -pa =47.5366×1000=47.53×103N/m2
R1=(pA -pa )/[g(ρo -ρ)] =47.53×103/[9.81×(13600-1000)]=0.3846m=38.46cm
⑶根据Vs=CoAo[2gR2o -ρ)/ρ];    R2=(Vs/CoAo)ρ/[2g(ρo -ρ)]
式中: Co=0.61, Ao=0.785×0.022=3.14×10-4m2;Vs=6.86/3600m3/s, 
R2={(6.86/3600)[(1/(0.61×3.14×10-4)}×1000/[2×9.81×(13600-1000)]=0.4m =40cm
5.(12分)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,压出管路全部阻力为3mH2O柱,泵的效率为0.6,求泵的轴功率。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?(动压头可忽略)。水的密度可取1000kg/m3
  ***答案***  如图取1-1,2-2截面,并以1-1截面为基准面,列柏努里方程得:
H=ΔZ+∑h f( 1 – 2)=18+1+3=22m
∴N轴=QHρ/(102η)
      =(30/3600)×22×1000/(102×0.6)=3kw
 Hg=Hs-u2/2g-hf=6-1=5m>2m
  ∵Hg<Hg     ∴安装高度合适。
6(15分)如附图所示,计划在蓄水池A的一侧安装一台离心泵,将水输送至列管换热器B的壳程内作冷却用,要求水的流量为18m3/h,水自换热器出来后流进高位水槽C中,回收他用。已知:(1)蓄水池A水面标高3m,高位槽C处进水管末端标高23m;(2)输水管为φ60×3.5mm的钢管;(3)管路部份的压头损失∑hf=19×u2/(2g)mH2O,换热器B壳程的压力损失
ΔP=73.6×u2/(2g)kN.m-2;(式中,u为管内流体流速,m/s)ρ=1000kg/m3
    今库存有一台2B-31型离心泵,其性能参数如下表所示,试核算选用此泵是否合适。
        
流  量 扬程 轴功率 允许吸入真空度 
m3/h m kw m
10 34.5 1.87 8.7
20 30.8 2.60 7.2
30 24 3.07 5.7
本题目有题图:titu066.bmp
  ***答案***  
    选择计算截面1-1,2-2面如题图所示;地平面为基准面。
u=Vs/A=18/3600/((π/4)(0.06-2×0.0035)2=2.27m/s
Z1+P1/ρg+u12/2g+He =Z2+P2/ρg+u22/2g+∑hf
  P1=P2 ;u1=0
He =(23-3)+(2.272/(2×9.81))+19×2.272/(2×9.81)+73.6×2.272/(2×9.81)×1000/(1000×9.81) =27.2mH2O
由2B-31型离心泵特性曲线图查得:Q=18m3/h,    He =31.5m(>27.2m)
且η=62%,而ηm a x =65%;65%×90%=58.5%(<62%)  故此泵通用。
7(15分)如图所示输水系统,管长、管径(均以m计) 和各局部阻力的阻力系数ζ均标于图中。直管部分的λ值均为0.03。求: (1)以流量Q m3/min和压头He (m)表示的管路特性曲线方程, (2)输水量为15m3/h时,要求泵提供的有效功率(以kw计)
  ***答案***   (a)u1=(d2/d12u2=0.64 u2;
Q=u2 (π/4)d2×60=1.884 u2
或u2=0.531Q    u1=0.34Q
  he =20 +(3+0.2+0.03×20/0.25) u12/2g + (2×0.2+0.5+1+0.03×260/0.2) u22/2g
 =20+0.286 u12+2.086 u22
 =20+0.0331Q+0.5882Q=20 + 0.62Q
(b)  Q=15/60=0.25 m3/min
        He =20+0.62×0.25=20.04m
        Ne =QHe ρg/60=0.25×20.04×1000×9.81/60 =819 w =0.819kw
7.(20分)欲用离心泵在两敞口容器间输液, 该水泵铭牌标有:流量 39.6m3/h,扬程15m,轴功率2.02kw,效率80%,配用2.8kw电机,转数1400r/min。 今欲在以下情况使用是否可以?如不可时采用什么措施才能满足要求(要用计算结果说明)(1)输送比重为1.8的溶液,流量为38m3/h,扬程15m, (2)输送比重为0.8的油类,流量为40m3/h,扬程30m, (3)输送比重为0.9的清液,流量为30m3/h,扬程15m
  ***答案***  
    (1)  电动机功率不够
    N=38/3600×15×1800/(102×0.8)=3.5kW  换大电机
    (2)  扬程不够
        H/H' =(n/n')2;       15/30=(1400/n' )  n' =1980
       增加n=1980转/分。检查功率:    N/N' =(n/n')3
       2.02/N' =(1400/1980)3    N' =5.72 kw
       换一电机功率为5.72Kw,n=1980转/分。
(3)可以使用。通过关小出口阀调节至工作点。
8.(8分)有一台离心泵,铭牌上标出允许吸上真空度Hs=5m,用来输送20℃的清水,已知吸入管路的全部阻力损失为1.5mH2O,当地大气压为10mH2O,若略去泵入口处的动压头。试计算此泵的允许安装高度Hg为多少米?
  ***答案***    Hg =Hs -u2/2g-∑hf =5-1.5 =3.5m
实际安装高度H≤3.5-0.5=3.0m
9(16分)     图示为n=960转/分的离心通风机的特性曲线。如用此风机向锅炉输送空气,已知管路特性曲线方程为H=5Q2(H的单位为mmH2O, Q的单位m3/s)
问:(1)风机的送风量为多少m3/h?消耗的轴功率为多少kw?(2)若想使风量变为5.5m3/s,你认为可采取什么措施?
  ***答案***  
     (1)送风量Q及轴功率N
由管路特性曲线方程H=5Q2列表作图。
Q   m3/s        0           2           3           3.5        4
H   mmH2O       20         45         61.3     80
由两线交点读得:送风量Q=3.6 m3/s
风压H=64mmH2O
效率η=0.4
轴功率:N=QH/η=3.6×64×9.807/(0.4×1000)=5.65kW
 (2)使风量变为5.5 m3/s,可采用提高转速的措施
∵Q2/Q1=n2/n1
∴n2=Q2/Q1n2=5.5/3.6×960=1500rpm
即将转速提高到1500rpm。
10.如图所示的输水系统,已知管内径为d=50 mm,在阀门全开时输送系统的(lle)=50 m,摩擦系数λ可取0.03,  泵的性能曲线在流量为6m3/h至15m3/h范围内可用下式描述:  H=18.92-0.82Q0.8,  H为泵的扬程m,  Q为泵的流量m3/h。问:
(1)  如要求输送量为10 m3/h,  单位质量的水所需外加功为多少?  此泵能否完成任务?
(2)  如要求输送量减至8 m3/h(通过关小阀门来达到), 泵的轴功率减少百分之多少?(设泵的效率变化忽略不计)。
解:(1)在两水面间列伯努利方程:


11.用一台离心泵将20℃清水从敞口水池送入吸收塔顶部。己知:吸牧塔顶部的压力表读数为150kPa,输送管出口处比水池液面高12 m;输送管用76×3mm无缝钢管,管全长为45m (包括阀门等管件的当量长度),摩擦系数由下式确定:
=0.01227十0.7543/Re0.38
在流量为20   ~30m3/h范围内,所用离心泵的特征曲线可表征为:H=30.8-0.82Q0.8
式中:H为泵的扬程,m;Q为泵的流量,m3/h。
试求:1)要求达到26m3/h的输水量,该泵能否完成此输送任务?计算说明之。
2)若单泵不能完成此输送任务,现将两台型号相同的泵串联起来操作是否可行?计算说明之。
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