第二章流体输送机械 ·31· H.也等于21.2m。所以，用阀调节流量多消耗的压头为 △H=(21.2-18)m=3.2m 多消耗的轴功率为 △P=9yP△H=80×10o0X9.81×3.2W=0.906kw 3600×0.77 习题 一、填空题 1.离心泵在启动前，应将泵壳内和吸人管内 ,否则，会产生现象 2.离心泵的主要性能参数为 3.当离心泵的进口压力等于或小于 时，会产生 现象。 4,离心泵的允许汽蚀余量是」 ,当流量增加时，离心泵的汽 蚀余量 5.离心泵流量的调节方法有 ,一般多采用 一，其优点是 ,其缺点为 ,离心泵的工作点是 的交点。 6.为 提供能量的机械为流体输送机械。 7.离心泵常用的类型有 和 等 8.气体输送机械通常按出口压强或压缩比的大小可分为 二、判断题 1,用开大阀门来调节流量，实质是人为地增大管路的阻力来适应离心泵的特性， 增大流量。结果是比实际需要多耗能量，并在低效率区工作。( 2.离心泵扬程实际上就是它的升扬高度。( 3.往复泵随着泵转数增大，其效率将受汽蚀的影响而降低。() 三、计算题 1.用一离心泵将冷却水由贮水池送至高位槽。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, 摩擦系数为0.03。该泵的特性曲线为H=18一0.6×10‘q,试求： (1)H.=f(qv.); (2)泵工作时的流量9v和扬程H。 2.用一离心泵将散口低位槽中的水送到高位水槽中，两水槽的垂直距离为8m, 且已知高位槽内的压强为200kPa(表压)。当管路内供水量为40m3/h时，管 内流动已进入完全湍流区。已知该泵的特性方程为H=42.3一0.0052g(H
·32· 化工原理学习辅导与习题解答 单位为m,9v单位为m3/h)。现该管路系统改送密度为1200kg/m的碱液，阀 门开度和其他管路条件都不变，问此时泵的流量和有效功率各是多少？ 3.用离心泵向水洗塔送水。在额定转速下，由泵特性曲线可知：当输水量为0.013 m'/s时，泵提供的扬程为45m。阀门全开时，管路待性曲线可用H=20+ 1.1×105g(gv的单位为m3/s)表示。为了将管路流量调节到0.013m3/s,需 关小阀门至一定位置。试问： (1)因关小阀门而损失的压头为多少？ (2)关小阀门后管路特性方程如何表示？ 4.用离心泵将20℃的水从水池送入高压高位槽（见 图2-3)。泵的进、出口处分别装有真空表及压力 真空 表。在一定转速下测得离心泵的流量qv、扬程H、 泵出口压力：、泵入口真空度：以及泵的轴功率 P。现改变以下各条件之一而其他条件不变，问上 述离心泵各参数将如何变化？ (1)出口阀门开度增大： ■ (2)液体密度改为1500kg/m3; (3)泵叶轮直径减小5%， 图2-3 (4)泵转速提高5%。 5.用某种型号的离心泵从敞口容器中输送液体，离心泵的吸入管长度为12m,直 径为62mm。假定吸入管内流体流动已进入阻力平方区，直管摩擦阻力系数为 0.028,总局部阻力系数5=2.1，当地的大气压为1.013×105Pa。试求此 泵在以下各种情况下的允许安装高度各为多少？ (1)输送流量为25m/h、温度为20℃的水 (2)输送流量为25m'/h、温度为60℃的水， (3)输送流量为25m/h、温度为20℃的油（饱和蒸气压为2.67×10Pa,密度 为740kg/m): (4)输送流量为30m3/h,温度为20℃的水； (5)输送流量为25m3/h的沸腾水
第三章搅 拌 重点提要 使两种或多种不同的物料在彼此之中互相分散，达到均匀混合的单元操作称 为物料的搅拌或混合。 搅拌设备按工作原理可分推进式和涡轮式两大类。 搅拌设备一般由搅拌装置、轴封和搅拌釜三大部分组成。搅拌装置包括搅拌 器和传动机构。搅拌器是搅拌设备的核心组成部分。对于密闭搅拌设备（如带搅 拌的反应器)，轴封是整个搅拌装置的重要组成部分。搅拌釜由釜体和附件构成。 一、搅拌混合效果的度量 设A、B两种液体，各取VA及VB置于一容器中，则容器内液体A的平均体积 分数为 VA cA。=VA十VB 定义某一样品的调匀度1为 当样品中cA<cA,时 1址cA CA 当样品中cA>CA。时 1u1-c4 1-CA, 显然，调匀度1不可能大于1，即1≤1。 二、搅拌功率 1,搅拌釜内叶轮的系出流量、压头及功率 搅拌釜内从叶轮直接排出的液体的体积流量称为叶轮的泵出流量qⅴ，也称为 叶轮的排液量。对于几何相似的叶轮，其泵出流量qv、叶轮直径d、转速n之间的 关系为 qvoc nd 搅拌器叶轮旋转时既能使液体产生流动，又能产生用来克服流动阻力的压头 它的大小可用如下公式表示为
·34· 化工原理学习辅导与习题解答 Hc若end 其中，H的数值既是釜内湍流运动程度的度量，又是剪切力大小的量度。 在搅拌操作时，搅拌器叶轮所消耗的功率为 Po qvH c n'ds 当搅拌功率P一定（即n'd5为定值）时 置ce dicn 可见，在功率相等的条件下，采用大直径、低转速的叶轮，功率大多消耗于总体 流动：反之，采用小直径、高转速的叶轮，则功率大多消耗于湍动。 2.功率关联式及功率曲线 与搅拌器所需功率有关的因素很多，如液体的密度ρ、黏度4、搅拌器转速n、 搅拌器的几何尺寸及重力加速度g等。搅拌功率P可表示为 P=f(p,u,n,d,g,a,a2,) 搅拌功率的计算式为 -广(y D 式中pmd一功率稚数P,则 P=Pwon'ds 式中，md 一搅拌雷诺数，用ReM表示； ”d一弗劳德数，用Fr表示，则 PN=f(Rem,Fr)=kRe Fr 对于全挡板条件的搅拌装置，Fr=1,则 P=kRei 在层流区(ReM<10)内，搅拌功率的计算式可简化为 P=kun'd 三、搅拌装置的设计 1.搅拌器的选用 根据介质黏度由小到大，各种搅拌器的选用顺序是推进式、祸轮式、桨式、锚 式、螺带式和螺杆式。 搅拌器可根据搅拌的物料来选择。低黏度均相液体的混合功率消耗小、循环 容易，宜选循环流量大、能耗低的推进式搅拌器，对于分散、乳化或固体溶解过程
第三章搅拌 ·35· 宜选循环流量大、剪切强的涡轮式搅拌器，特别是平直叶的涡轮搅拌器的剪切作用 比折叶和后弯叶的大，就更为合适；而气体吸收过程，以圆盘涡轮式最为合适。对 于带搅拌的结晶过程，一般是小晶粒宜选小直径的快速搅拌器，如涡轮式搅拌器； 而大晶粒宜选大直径的慢速搅拌器，如桨式搅拌器。 2.搅拌器的放大准则 搅拌设备的放大主要有按工艺过程结果放大和按搅拌功率放大两种方法。其 中按工艺过程结果放大准则比较常用，主要有以下四种情况。 (I)保持搅拌雷诺数ReM不变。 nidi=n-di 其中，下标“1”和“2”分别表示小型、大型搅拌器 (2)保持单位体积搅拌功率号不变。 这里的V。是指搅拌釜内所装液体的体积，则 nidi=nid (3)保持叶片端部切向速度ur不变。 nd,=nad: (4)保持搅拌器的流量和压头之比兴不变 - 例题讲解 【例3-1】在如图3-1的标准构型的搅拌装置内，搅拌密度为1230kg/m 黏度为0.2Pa·s的某种溶液，已知叶轮直径d=0.6m,转速n=1l0x/min,试求 搅拌功率。 已知搅拌器的各部分比例为祸轮叶片数Z=6,4块挡板D/d=3,h/d=3,B/ d=1/5,l/d=1/4,h:/d=1,b/d=3/10. 【解题思路】欲求搅拌功率，首先要算出搅拌雷诺数，以确定流动形态，再通 过查功率曲线得出功率准数，即可计算搅拌功率。 由题意可得 ReM=md2=1230X110×0.6=4059 0.2×60 当ReM=4059时，查得Px=5.4,故 P=Pmd=5.4×1230×()×0.6W=2391kw