制药工程原理课后答案

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1、习题与思考题第二章液体搅拌第三章流体输送设备【例21】 离心泵特性曲线的测定附图为测定离心泵特性曲线的实验装置，实验中已测出如下一组数据：泵进口处真空表读数p1=2.67×104Pa(真空度)泵出口处压强表读数p2=2.55×105Pa(表压)泵的流量Q=12.5×103m3/s功率表测得电动机所消耗功率为6.2kW吸入管直径d1=80mm压出管直径d2=60mm两测压点间垂直距离Z2Z1=0.5m泵由电动机直接带动，传动效率可视为1，电动机的效率为0.93实验介质为20的清水试计算在此流量下泵的压头H、轴功率N和效率。解：（1）泵的压头 在真空表及压强表所在截面

2、11与22间列柏努利方程：式中 Z2Z1=0.5mp1=2.67×104Pa（表压）p2=2.55×105Pa（表压）u1=u2=两测压口间的管路很短，其间阻力损失可忽略不计，故H=0.5+=29.88mH2O（2）泵的轴功率 功率表测得功率为电动机的输入功率，电动机本身消耗一部分功率，其效率为0.93，于是电动机的输出功率（等于泵的轴功率）为：N=6.2×0.93=5.77kW（3）泵的效率=在实验中，如果改变出口阀门的开度，测出不同流量下的有关数据，计算出相应的H、N和值，并将这些数据绘于坐标纸上，即得该泵在固定转速下的特性曲线。【例22】 将20的清水从贮水

3、池送至水塔，已知塔内水面高于贮水池水面13m。水塔及贮水池水面恒定不变，且均与大气相通。输水管为140×4.5mm的钢管，总长为200m（包括局部阻力的当量长度）。现拟选用4B20型水泵，当转速为2900r/min时，其特性曲线见附图，试分别求泵在运转时的流量、轴功率及效率。摩擦系数可按0.02计算。解：求泵运转时的流量、轴功率及效率，实际上是求泵的工作点。即应先根据本题的管路特性在附图上标绘出管路特性曲线。（1）管路特性曲线方程在贮水池水面与水塔水面间列柏努利方程式中Z=13m p=0由于离心泵特性曲线中Q的单位为L/s，故输送流量Qe的单位也为L/s，输送管内流速为：=本题的管路

4、特性方程为：He=13+（2）标绘管路特性曲线根据管路特性方程，可计算不同流量所需的压头值，现将计算结果列表如下：Qe/L·s10481216202428He/m1313.1413.5514.2315.216.4317.9419.72由上表数据可在4B20型水泵的特性曲线图上标绘出管路特性曲线HeQe。（3）流量、轴功率及效率 附图中泵的特性曲线与管路特性曲线的交点就是泵的工作点，从图中点M读得：泵的流量 Q=27L/s=97.2m3/h泵的轴功率 N=6.6kW泵的效率 =77%【例23】 选用某台离心泵，从样本上查得其允许吸上真空高度Hs=7.5m，现将该泵安装在海拔高度为500

5、m处，已知吸入管的压头损失为1 mH2O，泵入口处动压头为0.2 mH2O，夏季平均水温为40，问该泵安装在离水面5m高处是否合适？解：使用时的水温及大气压强与实验条件不同，需校正：当水温为40时 pv=7377Pa在海拔500m处大气压强可查表2-1得Ha=9.74 mH2OH's=Hs+（Ha10）=7.5+（9.7410）（0.750.24）=6.73 mH2O泵的允许安装高度为：（2-22b）=6.730.21=5.53m5m故泵安装在离水面5m处合用。【例2-4】 试选一台能满足Qe=80m3/h、He=180m要求的输水泵，列出其主要性能。并求该泵在实际运行时所需的轴功率和

6、因采用阀门调节流量而多消耗的轴功率。解：（1）泵的型号 由于输送的是水，故选用B型水泵。按Qe=80m3/h、He=180m的要求在B型水泵的系列特性曲线图2-15上标出相应的点，该点所在处泵的型号为4B20-2900，故采用4B20型水泵，转速为2900r/min。再从教材附录中查4B20型水泵最高效率点的性能数据：Q=90m3/h H=20mN=6.36kW =78% Hs=5m（2）泵实际运行时所需的轴功率，即工作点所对应的轴功率。在图2-6的4B20型离心水泵的特性曲线上查得Q=80m3/h时所需的轴功率为N=6kW（3）用阀门调节流量多消耗的轴功率 当Q=80m3/h时，由图2-6查

7、得H=1.2m，=77%。为保证要求的输水量，可采用泵出口管线的阀门调节流量，即关小出口阀门，增大管路的阻力损失，使管路系统所需的压头He也等于21.2m。所以用阀调节流量多消耗的压头为：H=21.218=3.2m多消耗的轴功率为：【例25】 已知空气的最大输送量为14500kg/h。在最大风量下输送系统所需的风压为1600Pa（以风机进口状态计）。风机的入口与温度为40，真空度为196Pa的设备连接，试选合适的离心通风机。当地大气压强为93.3×103Pa。解：将系统所需的风压p'T换算为实验条件下的风压pT，即操作条件下'的计算：（40，p=（93300196）P

8、a）从附录中查得1.0133×105Pa，40时的=1.128 kg/m3所以风量按风机进口状态计根据风量Q=13940m3/h和风压pT=1846Pa从附录中查得47211NO.6C型离心通风机可满足要求。该机性能如下：风压 1941.8Pa=198mmH2O风量 14100 m3/h效率 91%轴功率 10kW习 题1拟用一泵将碱液由敞口碱液槽打入位差为10m高的塔中，塔顶压强为5.88×104Pa（表压），流量20m3/h。全部输送管均为57×3.5mm无缝钢管，管长50m（包括局部阻力的当量长度）。碱液的密度=1500kg/m3，粘度=2×103

9、Pa·s。管壁粗糙度为0.3mm。试求：（1） （1）输送单位重量液体所需提供的外功。（2） （2）需向液体提供的功率。2在图2-11所示的4B20型离心泵特性曲线图上，任选一个流量，读出其相应的压头和功率，核算其效率是否与图中所示一致。3用水对某离心泵作实验，得到下列实验数据：Q/（L·min1）0100200300400500H/m37.2383734.531.828.5若通过76×4mm、长355m（包括局部阻力的当量长度）的导管，用该泵输送液体。已知吸入与排出的空间均为常压设备，两液面间的垂直距离为4.8m，摩擦系数为0.03，试求该泵在运转时的流量。若排

10、出空间为密闭容器，其内压强为1.29×105Pa（表压），再求此时泵的流量。被输送液体的性质与水相近。4某离心泵在作性能试验时以恒定转速打水。当流量为71m3/h时，泵吸入口处真空表读数2.993×104Pa，泵压出口处压强计读数3.14×105Pa。两测压点的位差不计，泵进、出口的管径相同。测得此时泵的轴功率为10.4kW，试求泵的扬程及效率。5用泵从江中取水送入一贮水池内。池中水面高出江面30m。管路长度（包括局部阻力的当量长度在内）为94m。要求水的流量为2040m3/h。若水温为20，/d=0.001，（1）选择适当的管径（2）今有一离心泵，流量为45 m

11、3/h，扬程为42m，效率60%，轴功率7kW。问该泵能否使用。6用一离心泵将贮水池中的冷却水经换热器送到高位槽。已知高位槽液面比贮水池液面高出10m，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400m，管内径为75mm，换热器的压头损失为32（u2/2g），摩擦系数取0.03，离心泵的特性参数见下表：Q/（m·s1）00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.008H/m2625.524.5232118.515.5128.5试求：（1）管路特性曲线；（2）泵的工作点及其相应的流量及压头。7若题6改为两个相同泵串联操作，且管路特性不变。试求泵的工作点及其