化工原理离心泵计算题及答案

02190

如图示，用一单级悬臂式Ｂ型离心泵，将水由槽Ａ送到槽Ｂ。 试问：

（１）为了调节流量，拟装一调节阀，应装在何处？说明理由。 （２）调节阀开大时试说明装在泵进口和出口处的真空表及压力表将如何变化？

02188

下列两图为离心泵的两种安装方式，用以输送热水，在热水的温度下饱和蒸汽压为Ｐ2 ＝０．４Kgf/cm2 ，大气压可取为１０mＨ2Ｏ，两种安装方式中，管路特性视为相同，请回答：两种安装方式是否有一种能将水送到高位槽？为什么？ 02187

看图回答下列问题（用图上所标符号表示） ①泵的扬程Ｈ怎样表示？

②泵的安装高度Ｈg 怎样表示？ ③泵的升扬高度ｈ怎样表示？

④垂直管段ＡＢ和水平管段Ａ' Ｂ' 的阻力是否相同？为什么？

管路总长（包括各种局部阻力当量长度）为Ｌ。

02177

用清水泵将池中水打到高位槽中，泵的特性曲线可用Ｈ＝25－0.004Ｑ2表达，式中Ｑ的单位为ｍ3／ｈ，吸入管路的阻力损失为４ｍ水柱，泵出口处装有压力表，图中Ｃ是文氏管，其进口处直径为75ｍｍ，喉管直径为25ｍｍ（均指内径）。流体流经文氏管阻力损失可忽略不变，两Ｕ形管压差计读数Ｒ1＝

通用机械2010年第1期

通用机械

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GM in Petroleum & Chemical Industry

的离心泵，根据电动机驱动方式的不同，可以选择磁力泵、电动 机直联和屏蔽式。一般工程公司及设计院在前期设计时，多数已经确定了泵的形式，不需要另外选择和判断，但在某些类似案例重复出现的时候，也可以对泵的形式提出另外的建议。某化工企业项目在输送甲苯、乙苯、丙苯、苯乙烯、焦油、液化石油气及烷类介质的工位中要求使用无泄漏泵，客户考虑采用化工离心泵串联式干气密封，出于泵长期使用的安全性、易操作维护、减少现场管路布置等的考虑，建议用户选用磁力驱动泵，采用磁力驱动方式既可以达到介质无泄漏，又可以减少设置PLAN冲洗方案时的复杂管路配置，如提供外部供给阻隔气体用于干气密封的PLAN74配置。最终方案被采纳并顺利投入生产。某企业需要泵输送MTBE、异丁烯等介质，流量在1～3m3/h之间，扬程在70～150m，客户考虑使用多级离心泵，根据旋涡泵的小流量高扬程、具有定量性、可通过变频调节流量的特点进行了推荐，而且旋涡泵比多级离心泵占地体积小、结构简单、适应急停急起运行，业主通过实际应用也对旋涡泵在该工况下的稳定性

卫生级离心泵原理及选型

一、卫生级离心泵技术参数：

规格：3T－180T, 0.55KW-75KW

材质：SUS304、SUS316L (在材料的选用上泵体、泵盖、叶轮等凡与物料接触之零件由SUS316L或SUSI304不锈钢制造)

标准：DIN、SMS

叶轮：敞开式叶轮，不留卫生死角

工作条件：卫生离心泵属高低液位几水平输送，非自吸型。（自吸型选用自吸泵）表面处理：接液部分抛光，其余亚光或喷砂处理。

最大进口压力：0.5MPa

温度范围：-10°C至+140°C(EPDM)

可冲洗机械密封：

水压：最高0.1MPa

水量：0.25-0.5L/min

二、卫生级离心泵电机：

1．不锈钢卫生泵根据配置主要采用“ABB”品牌的三相交流电机，按照国际电工委员会IEC60034.IEC60072标准设计制作，符合欧共体“CE”标记要求。

2.可供选用防爆电机，以满足不同场合的需要。

3.优越的电气性能、低噪音、低震动，电机的标准设计防护等级为IP55，绝缘等级为F 级。

4.工作电压：

≤3Kw ，220-240V/380-420V ，△/Y ＞3Kw ，380-420V/660-690V, △/Y

5.频率：50Hz/60Hz

6.工作方式：连续（SI ）

7.转速：标准泵的转速为290

计算题

1.一输水系统，将敞口容器中的水送到吸收塔顶作吸收剂，贮槽水面至塔顶喷嘴的垂直距离为38m，塔内的表压强为4 m H2O柱，采用Φ100*5的钢管输送，连接在管路中孔板流量计两侧的U形管压差计读数为R=158mmHg, 已知：孔径d0=0.045m，孔流系数C0=0.7，SH2O=1，Hf =3mH2O柱，泵效率η= 0.75，求泵所需轴功率Pa。

2. 用离心泵将水池中的水送到高位槽,高位槽和水池均为敞口容器,高位槽水面高出池面50m,采用Φ100*5的管道输送,泵的送水量为34m3/h，输送过程中管路磨擦阻力损失为2.4m, 若泵的效率为60%, 计算泵所需的实际功率Pa。 3.一输水系统，用泵从水池送水到高位槽，水池和高位槽均为敞口容器，水池到泵入口处的垂直距离为4.8m，水池到泵出口处的垂直距离为5m，要求qv=36m3/h，管道为Φ80*2的钢管，已知泵前的进水管道的阻力压头损失为Hf1=0.2m水柱，出水管道的阻力压头损失为Hf2 =0.5m水柱，泵出口处压强计的读数为2.5at，SH2O=1。试求：①水池到高位槽的垂直距离H。②泵所需的实际功率Pa (η=0.7)。

4. 两液体在套管换热器中逆流换热，冷热流体

水平串联的两直管1、2，管径d=d/2，管道1长为100m， 已知流体在管道1中的雷诺数(Re)=1800，今测得某流体流经管道１的压强降为0.64(m液柱)，流经管道２的压强降为64(m液柱)，试计算管道２的长度(设局部阻力可略去)。(各5分) 如图,离心泵将敞口槽中的碱液打入吸收塔,泵吸入管路为φ108×4mm，长2m的钢管。泵压出管路为 φ76×3mm,长30m的钢管, 压出管路上装有标准阀一只，闸阀一只，90℃弯 头4 只。在压出管路上还装有孔板流量计，孔板孔径为40mm，孔流系数C=0.62，水银差压计读数R=456mm。吸收塔喷咀处压力为0.5kgf/cm(表压)，碱液密度 ρ=1100kg/m，泵的效率η=0.6，直管阻力系数λ=0.02(吸入、压出管道取近似相同值)，ξ弯头=0.75， ξ标准阀=6，ξ闸阀=0.17，ξ孔板=8，试求泵所需功率。 以复式水银压差计测量某密闭容器内的压力P。已知各液面标高分别为△1 =2.6m，△2=0.3m，△3=1.5m，△4=0.5米,△5=3.0米。求此密闭容器水

计算题

1.一输水系统，将敞口容器中的水送到吸收塔顶作吸收剂，贮槽水面至塔顶喷嘴的垂直距离为38m，塔内的表压强为4 m H2O柱，采用Φ100*5的钢管输送，连接在管路中孔板流量计两侧的U形管压差计读数为R=158mmHg, 已知：孔径d0=0.045m，孔流系数C0=0.7，SH2O=1，Hf =3mH2O柱，泵效率η= 0.75，求泵所需轴功率Pa。

2. 用离心泵将水池中的水送到高位槽,高位槽和水池均为敞口容器,高位槽水面高出池面50m,采用Φ100*5的管道输送,泵的送水量为34m3/h，输送过程中管路磨擦阻力损失为2.4m, 若泵的效率为60%, 计算泵所需的实际功率Pa。 3.一输水系统，用泵从水池送水到高位槽，水池和高位槽均为敞口容器，水池到泵入口处的垂直距离为4.8m，水池到泵出口处的垂直距离为5m，要求qv=36m3/h，管道为Φ80*2的钢管，已知泵前的进水管道的阻力压头损失为Hf1=0.2m水柱，出水管道的阻力压头损失为Hf2 =0.5m水柱，泵出口处压强计的读数为2.5at，SH2O=1。试求：①水池到高位槽的垂直距离H。②泵所需的实际功率Pa (η=0.7)。

4. 两液体在套管换热器中逆流换热，冷热流体

第一节 离心泵的结构与工作原理

一、泵的类型及应用

泵不仅使用在石油化工生产中，而且在国民经济的各个部门也都有广泛的应用，如城市的给排水、农村的灌溉和排涝、机械工业中机器的润滑和冷却及热电厂和原子能发电站等都要使用泵，所以泵也是一种通用设备。由于泵的用途极为广泛，备输送液体的性质有时差异也很大，为了满足不同场合对泵性能的要求，泵的种类也十分繁多，通常可按工作原理和用途进行分类。 （一）按泵的工作原理分类

按工作原理可分为容积式泵、叶片式泵和其他类型泵。 1、容积式泵

容积式泵是依靠泵内工作容积的大小做周期性变化来输送液体的，当工作容积增大时，泵吸入液体；工作容积减小时、泵排出液体。根据工作机构的运动特点有往复泵和回转泵两种。往复泵的工作机构作往复运动，属于这种类型的有活塞泵、柱塞泵及隔膜泵等。回转泵的工作机构作定轴转动，属于这种类型的有齿轮泵、螺杆泵、滑片泵等。 2、叶片式泵

叶片式泵是依靠一个或数个高速旋转的叶轮推动液体流动、实现液体输送的。根据液体在泵内的流动方向有离心泵、轴流泵、混流泵及漩涡泵。

除了容积式泵和叶片式泵外，还有一些其他类型的泵，如喷射泵、

1

水锤泵、电磁泵等。 （二）按泵的用途分类

化工离心泵厂家品牌及技术参数

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一、IH型单级单吸化工离心泵产品概述:

IH

型化工泵是单级单吸（轴向吸入）悬臂式离心泵，供输送不含固体颗粒具有腐蚀性、粘度类似水的液体。其标记、额定性能和尺寸等效采用国际标准ISO2858，具有性能范围广、效率高、“三化”水平高和维修方便等特点，其效率比F型泵平均提高5%，是国家推广的节能产品。

二、IH型单级单吸化工离心泵产品用途：

IH型化工泵输送介质温度为-20℃～105℃，需要时采用双端面密封冷却装置，可输送介

1. （20分）如图所示，油在光滑管中以u=2m/s的速度流动，油的密度ρ=920kg/m3，管

长L=3m，直径d=50mm，水银压差计测得R=15.0mm。试求： （1）油在管中的流动形态； （2）油的粘度；

（3）若保持相同的平均流速反向流动，压差计读数有何变化？层流：λ=64/Re；湍流：

0.25

λ=0.3164/Re。 解：

1

2 A B R C D （1）列1截面和2截面间柏努利方程，取2截面为基准面

2u12p2u2gZ1???gZ2????hf

?2?2p1

?hf?pD = pD

p1?p2???Z1?Z2?g

pC = p2 +（Z2 – ZA）ρg + Rρ0g

pD = p1 + （Z1 – Z2）ρg +（Z2 – ZB）ρg + Rρg p

第二部分 计算题示例与分析 4-93 已知某精馏塔塔顶蒸汽的温度为80oC，经全凝器冷凝后馏出液中苯的组成 为0.90，甲苯的组成为0.10（以上均为轻组分A的摩尔分数），试求该塔的操作压强。 溶液中纯组分的饱和蒸汽压可用安托尼公式计算，即 lgpo?A?B t?C 式中苯和甲苯的常数为

组 分 A B C 苯 6.898 1206.35 220.24 甲苯 6.953 1343.94 219.58

分析： 求塔内操作压强即是求塔内蒸汽总压p,因此体系为理想体系，可通过道尔顿分压定律

pA?pyA 及拉乌尔定律求得。

解：利用安托尼公式分别计算80℃时苯与甲苯两种纯组分饱和蒸气压，即

1206.35?2.88

80.0?220.240 pA?758.58mmHg?101.14KPa

1343.940 lgpB?6