【文章內(nèi)容簡介】 ，夏季平均水溫為40℃，問該泵安裝在離水面5m高處是否合適？解：使用時(shí)的水溫及大氣壓強(qiáng)與實(shí)驗(yàn)條件不同，需校正：當(dāng)水溫為40℃時(shí) pv=7377Pa在海拔500m處大氣壓強(qiáng)可查表21得 Ha= mH2O H39。s=Hs+（Ha－10）－ =+（－10）―（―）= mH2O泵的允許安裝高度為： （222b） =――1 =＞5m故泵安裝在離水面5m處合用?！纠?4】 試選一臺(tái)能滿足Qe=80m3/h、He=180m要求的輸水泵，列出其主要性能。并求該泵在實(shí)際運(yùn)行時(shí)所需的軸功率和因采用閥門調(diào)節(jié)流量而多消耗的軸功率。解：（1）泵的型號(hào) 由于輸送的是水，故選用B型水泵。按Qe=80m3/h、He=180m的要求在B型水泵的系列特性曲線圖215上標(biāo)出相應(yīng)的點(diǎn)，該點(diǎn)所在處泵的型號(hào)為4B202900，故采用4B20型水泵，轉(zhuǎn)速為2900r/min。再從教材附錄中查4B20型水泵最高效率點(diǎn)的性能數(shù)據(jù)： Q=90m3/h H=20m N= η=78% Hs=5m（2）泵實(shí)際運(yùn)行時(shí)所需的軸功率，即工作點(diǎn)所對應(yīng)的軸功率。在圖26的4B20型離心水泵的特性曲線上查得Q=80m3/h時(shí)所需的軸功率為 N=6kW（3）用閥門調(diào)節(jié)流量多消耗的軸功率 當(dāng)Q=80m3/h時(shí)，由圖26查得H=，η=77%。為保證要求的輸水量，可采用泵出口管線的閥門調(diào)節(jié)流量，即關(guān)小出口閥門，增大管路的阻力損失。所以用閥調(diào)節(jié)流量多消耗的壓頭為： ΔH=－18=多消耗的軸功率為： 【例2－5】 已知空氣的最大輸送量為14500kg/h。在最大風(fēng)量下輸送系統(tǒng)所需的風(fēng)壓為1600Pa（以風(fēng)機(jī)進(jìn)口狀態(tài)計(jì)）。風(fēng)機(jī)的入口與溫度為40℃，真空度為196Pa的設(shè)備連接，試選合適的離心通風(fēng)機(jī)。103Pa。解：將系統(tǒng)所需的風(fēng)壓p39。T換算為實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓pT，即 操作條件下ρ39。的計(jì)算：（40℃，p=（93300－196）Pa）105Pa，40℃時(shí)的ρ= kg/m3 所以 風(fēng)量按風(fēng)機(jī)進(jìn)口狀態(tài)計(jì) 根據(jù)風(fēng)量Q=13940m3/h和風(fēng)壓pT=1846Pa從附錄中查得4－72－。該機(jī)性能如下：風(fēng)壓 =198mmH2O風(fēng)量 14100 m3/h效率 91%軸功率 10kW習(xí) 題 1．?dāng)M用一泵將堿液由敞口堿液槽打入位差為10m高的塔中，104Pa（表壓），流量20m3/h。全部輸送管均為φ57，管長50m（包括局部阻力的當(dāng)量長度）。堿液的密度ρ=1500kg/m3，粘度μ=210－3Pas。試求：（1） 輸送單位重量液體所需提供的外功。（2） 需向液體提供的功率。 2．在圖211所示的4B20型離心泵特性曲線圖上，任選一個(gè)流量，讀出其相應(yīng)的壓頭和功率，核算其效率是否與圖中所示一致。3．用水對某離心泵作實(shí)驗(yàn)，得到下列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：Q/（Lmin－1）0100200300400500H/m3837若通過φ764mm、長355m（包括局部阻力的當(dāng)量長度）的導(dǎo)管，用該泵輸送液體。已知吸入與排出的空間均為常壓設(shè)備，，試求該泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的流量。若排出空間為密閉容器，105Pa（表壓），再求此時(shí)泵的流量。被輸送液體的性質(zhì)與水相近。4．某離心泵在作性能試驗(yàn)時(shí)以恒定轉(zhuǎn)速打水。當(dāng)流量為71m3/h時(shí)，104Pa，105Pa。兩測壓點(diǎn)的位差不計(jì)，泵進(jìn)、出口的管徑相同。，試求泵的揚(yáng)程及效率。5．用泵從江中取水送入一貯水池內(nèi)。池中水面高出江面30m。管路長度（包括局部阻力的當(dāng)量長度在內(nèi)）為94m。要求水的流量為20~40m3/h。若水溫為20℃，ε/d=，（1）選擇適當(dāng)?shù)墓軓? （2）今有一離心泵，流量為45 m3/h，揚(yáng)程為42m，效率60%，軸功率7kW。問該泵能否使用。6．用一離心泵將貯水池中的冷卻水經(jīng)換熱器送到高位槽。已知高位槽液面比貯水池液面高出10m，管路總長（包括局部阻力的當(dāng)量長度在內(nèi)）為400m，管內(nèi)徑為75mm，換熱器的壓頭損失為32（u2/2g），離心泵的特性參數(shù)見下表：Q/（ms－1）0H/m26232112試求：（1）管路特性曲線； （2）泵的工作點(diǎn)及其相應(yīng)的流量及壓頭。7．若題6改為兩個(gè)相同泵串聯(lián)操作，且管路特性不變。試求泵的工作點(diǎn)及其相應(yīng)流量及壓頭。8．若題6改為兩個(gè)相同泵并聯(lián)操作，且管路特性不變。試求泵的工作點(diǎn)及其相應(yīng)流量及壓頭。9．熱水池中水溫為65℃。用離心泵以40m3/h的流量送至涼水塔頂，再經(jīng)噴頭噴出落入涼水池中，達(dá)到冷卻目的。已知水進(jìn)噴頭前需維持49103Pa（表壓）。噴頭入口處較熱水池水面高6m。吸入管路和排出管路的壓頭損失分別為1m和3m。管路中動(dòng)壓頭可忽略不計(jì)。試選用合適的離心泵。并確定泵的安裝高度。103Pa計(jì)。10．將某減壓精餾塔釜中的液體產(chǎn)品用離心泵輸送至高位槽，104Pa（其中液體處于沸騰狀態(tài)，即其飽和蒸汽壓等于釜中絕對壓強(qiáng)）。泵位于地面上。液體的密度為986kg/m3，已知該泵的允許汽蝕余量Δh=，試問該泵的安裝位置是否適宜？如不適宜應(yīng)如何重新安排？11．15℃的空氣直接由大氣進(jìn)入風(fēng)機(jī)而通過內(nèi)徑為800mm的水平管道送到爐底。103Pa?？諝廨斔土繛?0000m3/h（15℃，103Pa），管長與管件、閥門的當(dāng)量長度之和為100m。欲用庫存一臺(tái)離心通風(fēng)機(jī)，其性能如下：轉(zhuǎn)速 1450r/min風(fēng)壓 12650Pa風(fēng)量 21800 m3/h試核算此風(fēng)機(jī)是否合用。第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化【例3－1】 落球粘度計(jì)。使用光滑小球在粘性液體中的自由沉降可以測定液體的粘度?，F(xiàn)有密度為8010kg/m kg/m3的某液體中，盛放液體的玻璃管內(nèi)徑為20mm。，試驗(yàn)溫度為20℃，試計(jì)算此時(shí)液體的粘度。測量是在距液面高度1/3的中段內(nèi)進(jìn)行的，從而免除小球初期的加速及管底對沉降的影響。當(dāng)顆粒直徑d與容器直徑D之比d/D＜，雷諾數(shù)在斯托克斯定律區(qū)內(nèi)時(shí)，器壁對沉降速度的影響可用下式修正： 式中u39。t為顆粒的實(shí)際沉降速度；ut為斯托克斯定律區(qū)的計(jì)算值。＜解： =10－3m/s按式312可得 =s校核顆粒雷諾數(shù)＜2 Ret上述計(jì)算有效。【例32】 擬采用降塵室回收常壓爐氣中所含的球形固體顆粒。降塵室底面積為10m2，寬和高均為2m。操作條件下，10－5Pas；固體的密度為3000 kg/m3；降塵室的生產(chǎn)能力為3 m3/s。試求：1）理論上能完全捕集下來的最小顆粒直徑；2）粒徑為40μm的顆粒的回收百分率；3）如欲完全回收直徑為10μm的塵粒，在原降塵室內(nèi)需設(shè)置多少層水平隔板？解：1）理論上能完全捕集下來的最小顆粒直徑 由式320可知，在降塵室中能夠完全被分離出來的最小顆粒的沉降速度為 m/s由于粒徑為待求參數(shù)，沉降雷諾準(zhǔn)數(shù)Ret和判斷因子K都無法計(jì)算，故需采用試差法。假設(shè)沉降在滯流區(qū)，則可用斯托克斯公式求最小顆粒直徑，即 ＜2核算沉降流型 Ret原設(shè)在滯流區(qū)沉降正確，求得的最小粒徑有效。2）40μm顆粒的回收百分率 假設(shè)顆粒在爐氣中的分布是均勻的，則在氣體的停留時(shí)間內(nèi)顆粒的沉降高度與降塵室高度之比即為該尺寸顆粒被分離下來的分率。由于各種尺寸顆粒在降塵室內(nèi)的停留時(shí)間均相同，故40μm顆粒的回收率也可用其沉降速度u39。，在斯托克斯定律區(qū)則為 回收率= u39。t / ut=(d39。/dmin)2=(40/)2=%。3）需設(shè)置的水平隔板層數(shù) 多層降塵室中需設(shè)置的水平隔板層數(shù)用式320a計(jì)算。由上面計(jì)算可知，10μm顆粒的沉降必在滯流區(qū)，可用斯托克斯公式計(jì)算沉降速度，即 m/s所以 ，取47層隔板間距為 m核算氣體在多層降塵室內(nèi)的流型：若忽略隔板厚度所占的空間，則氣體的流速為＜2000 m/s 所以 Re即氣體在降塵室的流動(dòng)為滯流，設(shè)計(jì)合理?！纠?3】 某淀粉廠的氣流干燥器每小時(shí)送出10000m3帶有淀粉的熱空氣，擬采用擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器收取其中的淀粉，要求壓強(qiáng)降不超過1373Pa。，試選擇合適的型號(hào)。解：已規(guī)定采用擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器，則其型號(hào)可由表34中選出。 kg/m3時(shí)的數(shù)值。根據(jù)式329，在進(jìn)口氣速相同的條件下，氣體通過旋風(fēng)分離器的壓強(qiáng)降與氣體密度成正比。本題中熱空氣的允許壓強(qiáng)降為1373Pa， kg/m3時(shí)的壓強(qiáng)降應(yīng)不超過如下數(shù)值，即 從表34中查得5號(hào)擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器（直徑為525mm）在1570Pa的壓強(qiáng)降下操作時(shí)，生產(chǎn)能力為5000 kg/m3?，F(xiàn)要達(dá)到10000 m3/h的生產(chǎn)能力，可采用兩臺(tái)并聯(lián)。當(dāng)然，也可以作出其它的選擇，即選用的型號(hào)與臺(tái)數(shù)不同于上面的方案。所有這些方案在滿足氣體處理量及不超過允許壓強(qiáng)降的條件下，效率高低和費(fèi)用大小都不相同。合適的型號(hào)只能根據(jù)實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)確定。【例34】 103Pa的恒定壓強(qiáng)差下過濾某懸浮液。，過濾時(shí)形成不可壓縮濾餅，其空隙率為60%，10－３Pas，過濾介質(zhì)阻力可以忽略。試求：1）；2）若將此過濾時(shí)間延長一倍，可再得濾液多少？解：1）求過濾時(shí)間 已知過濾介質(zhì)阻力可以忽略的恒壓過濾方程為 單位面積獲得的濾液量 q= m3/ m2 過濾常數(shù) 對于不可壓縮濾餅，s=0，r39。=r=常數(shù)，則 已知Δp=103Pa，μ=10－3Pas，v=根據(jù)式337知，又已知濾餅的空隙率ε=球形顆粒的比表面 m2/m3所以 1/m2則 m2/s所以 s 2）過濾時(shí)間加倍時(shí)增加的濾液量 s則 m3/m2 m3/m2。例35 附表1序號(hào)過濾時(shí)間θ，s過濾壓強(qiáng)差Δp，Pa1100 310425009104【例35】，以110－4m3/s的速率對不可壓縮的濾餅進(jìn)行過濾實(shí)驗(yàn)，測得的兩組數(shù)據(jù)列于本題附表1中。今欲在框內(nèi)尺寸為635mm635mm60mm的板框過濾機(jī)內(nèi)處理同一料漿，所用濾布與實(shí)驗(yàn)時(shí)的相同。過濾開始時(shí)，以與實(shí)驗(yàn)相同的濾液流速進(jìn)行恒速過濾，至過濾壓強(qiáng)差達(dá)到6104Pa時(shí)改為恒壓操作。試求框內(nèi)充滿濾餅所需的時(shí)間。解：欲求濾框充滿濾餅所需的時(shí)間θ，可用式356進(jìn)行計(jì)算。為此，需先求得式中有關(guān)參數(shù)。依式355a，對不可壓縮濾餅進(jìn)行恒速過濾時(shí)的Δp－θ關(guān)系為 Δp=aθ+b將測得的兩組數(shù)據(jù)分別代入上式： 3104=100a+b 9104=500a+b解得 a=150 b=104即 Δp=150θ+104因板框過濾機(jī)所處理的懸浮液特性及所用濾布均與實(shí)驗(yàn)時(shí)相同，且過濾速度也一樣，故板框過濾機(jī)在恒速階段的Δp－θ關(guān)系也符合上式。恒速終了時(shí)的壓強(qiáng)差ΔpR=6104Pa，故 s由過濾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)算出的恒速階段的有關(guān)參數(shù)列于本例附表2中。例35 附表2序號(hào)θ，sΔp，PaV=110－4θ，m3m3/m21100310423006104由式347a知 將上式改寫為 應(yīng)用附表2中數(shù)據(jù)便可求得過濾常數(shù)K和qe，即 （a） （b）本題中正好Δp2=2Δp1，于是，K2=2K1。聯(lián)解式a、b、c得到 qe=10－3m2/s上面求得的qe、K2為板框過濾機(jī)中恒速過濾終點(diǎn)，即恒壓過濾的過濾常數(shù)。 m3/m2 A=2=濾餅體積 Vc== 單位面積上的濾液體積為 m3/m2將K、qe、qR及q的數(shù)值代入356a得（－）+2（－）=510－3（θ－300）解得 θ= s【例37】對例36中的懸浮液用具有26個(gè)框的BMS20/63525板框壓濾機(jī)進(jìn)行過濾。105Pa，所用濾布與實(shí)驗(yàn)時(shí)的相同，漿料溫度仍為25℃。每次過濾完畢用清水洗滌濾餅，洗水溫度及表壓與濾漿相同而其體積為濾液體積的8%。每次卸渣、清理、裝合等輔助操作時(shí)間為15min。已知固相密度為2930kg/m3，又測得濕餅密度為1930kg/m3。求此板框壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力。解：過濾面積A=（）2226=21m2 濾框總?cè)莘e=（）226=已知1m3濾餅的質(zhì)量為1930kg，設(shè)其中含水xkg，水的密度按1000 kg/m3考慮，則 解得 x=518kg故知1m3濾餅中的固相質(zhì)量為 1930－518=1412kg生成1m3濾餅所需的濾漿質(zhì)量為 1412kg則1m3濾餅所對應(yīng)的濾液質(zhì)量為 57892－1930=55962kg1m3濾餅所對應(yīng)的濾液體積為 m3由此可知，濾框全部充滿時(shí)的濾液體積為 V==則過濾終了時(shí)的單位面