化工原理：化工原理流动与输送习题

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 % NPSHr m134.5101.8750.61.3230.8202.6642.8324303.0763.54.3试求：1.设阀门半开，泵排出侧管路总长（包括局部阻力）200米，试求泵的工作点?2.泵吸入段的阻力及（l+le)?3.真空表P3的读数？h3h20022P31P1h1已知：池内水温20，压力表P1=2.75 kgf/cm2（g），塔顶操作压力0.2kgf/cm2（g），进料预热器的压降0.2 kgf/cm2（g），水在管路中的流动均属于阻力平方区，且摩擦系数为0.023，吸入侧和排出侧的管径均为852.5，图中所示的相对高度分别为h1=2 m，h2=22 m，h3=1m 。忽略泵的阻力损失。4阀门全开时，泵排出侧（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HV?（预热器损失扬程按He =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：fEhgPgugPZgugPZ2222222111guZZgPgPPhEf2)(211221gumguhf255. 32201081. 9)81. 99982 . 02 . 075. 2(21214gudllhef2)(21.设阀门半开，泵排出侧管路总长（包括局部阻力）200米，试求泵的工作点?gugudlle255. 32)(212108. 0023. 020055. 308. 081. 92)(55. 322dllgduehmudqV/9 .1936001 . 1)08. 0(785. 04322smu/1 . 1(2) 确定扬程HemqVm3/hNkw%NPSHr134.5101.8750.61.3230.8202.6642.8324303.0763.54.3构成泵的特性曲线方程为： He=k-BqV2数据拟合： H=35.9-0.013qV2当 qV=19.9 m3/h，He=30. 75m00122P3P1h1h3解: (1) 泵吸入段阻力：泵吸入段阻力：hf0-1在1-1及0-0面列方程(以0-0面为基准面)：1021112fehgugPZHgudllhef2)(2110mgugPZHhef12. 181. 921 . 181. 99981081. 975. 2275.302242111102. 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30233320fhgugPZ1030ffhhkPaP36.213mmHgP23.160真真空度：4 阀门全开时，泵排出侧（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HV?（预热器损失扬程按He =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：022202222uHhgugPZLEfh200122P3P1h1h32298. 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=21.82 m3/h He=29.71 m(2) 压力表读数 在1-1及0-0面列方程(以0-0面为基准面)：1021112fehgugPZHh200122P3P1h1h3gudlZHgPe2)1 (2111)2(102111fehguZHgP074. 02)36004(222max21gdqguVmgP29.26074. 0) 108. 017.63023. 0(271.291得: p1=252766.59Pa=2.49 kg/cm2 (g) 下降,也可定性分析 (3) 调节流量损失在阀门上的扬程QDHeQHeAHeDQACDBAEE半开全开当半开时：qV=19.9 m3/h时 He=30.75 m HV=HD-HB=30.75-28.75=2.0 m在 qV=19.9 m3/h，根据管路特性曲线：2012. 024:VqL曲线阀门全开时的管路特性L=28.75 m 5 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=21.82 m3/hH=29.71 m查表知：当qV=20m3/h NPSHr=2.8 m qV=30m3/h NPSHr=4.3m插值得： qVmax=21.82m3/h NPSHr=3.1mmggudlhf36. 1221. 108. 017.63023. 022210当 t=20，Ps=2.34103 Pa HemqVm3/hNkw%NPSHr134.5101.8750.61.3230.8202.6642.8324303.0763.54.3取 S=1.0 mh200122P3P1h1h3则泵的允许安装高度：实际安装高度z=1mqVmax=21.82 m3/h 因此不能满足要求（2）措施：采用并联操作时，单并HH单并,2VVqq24并并VqBkH2单单VBqkH当Q并=25.87 m3/h时，He并=33.72 m全开时，管路所需扬程： L=24+0.012 25.87 2=32.03 m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- 3.2510-3 qV2 L=24+0.012 qV2 解得：qV并max=27.93 m3/h 所需流量： qVqV并max; 故合用最大流量与生产流量的比值：扩产前单泵： qV max/qV=21.82/19.9=1.1扩产后并联： qV max/qV=27.93/25.87=1.08当qV=25.87 m3/h时; He串=54.40 m所需扬程LHe串; 故合用（2）措施：采用串联操作He串HeABdbQ串ccV(z+p/ g）0He时，单串,VVqq单串HH22,2串串VBqkH2,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- 0.026 qV串2 L=24+0.012 qV2解得：qVmax=35.47 m3/h所需流量 qVqV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： qV max/qV=21.82/19.9=1.1扩产后串联： qV max/qV=35.47/25.87=1.37串联、并联选择（交点）H串=71.8- 0.026 qV2 H并=35.9- 3.2510-3 qV2 Q=35.03 m3/h; H=39.9 m（3）阀门如何动作 当半开时，管路特性：2221067. 1242)08. 020017.63023. 025.31(222VqLguL231025. 39 .35并并泵的并联特性曲线为：VqH由上式解得：qV=24.42 m3/h因此，当开度1/2时，流量达不到25.87 m3/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 ; AB 从全开逐渐减小开度：压力表读数增加， H ; CBQDHeQQmaxBAC半开全开Q并联单泵A阀门如何动作的说明:v 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。QDHeQQmaxBAC半开全开Q并联单泵Av 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v 当组合工作点为A时，单泵工作点为A。qV并2 qV单气提塔压力波动的影响: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。AB塔压下降，流量增高， 此时应关小阀门， 系统阻力增加。 ACHeQBAC塔压增高塔压降低