题目
某车间丁烷贮槽内储存温度为30℃的丁烷溶液,贮槽液面压强为324kPa(绝),槽内最低液面高度在泵进口管中心线以上2.4m。已知30℃时丁烷的饱和蒸汽压为314kPa,相对密度为0.58,泵吸入管路的压头损失为1.6m,泵的气蚀余量为3.2m。试问该泵的安装高度能否保证正常操作?
某车间丁烷贮槽内储存温度为30℃的丁烷溶液,贮槽液面压强为324kPa(绝),槽内最低液面高度在泵进口管中心线以上2.4m。已知30℃时丁烷的饱和蒸汽压为314kPa,相对密度为0.58,泵吸入管路的压头损失为1.6m,泵的气蚀余量为3.2m。试问该泵的安装高度能否保证正常操作?
题目解答
答案

解析
步骤 1:计算丁烷的密度
根据相对密度,可以计算出丁烷的密度。相对密度是物质密度与水密度的比值,水的密度为1000 kg/m³。因此,丁烷的密度为:
$$ \rho = 0.58 \times 1000 = 580 \text{ kg/m}^3 $$
步骤 2:计算泵的允许气蚀余量
泵的允许气蚀余量是泵在正常工作时,泵入口处的静压头与液体的饱和蒸汽压头之差。泵的允许气蚀余量为3.2m,考虑到安全系数1.3,允许气蚀余量为:
$$ (NPSH)_a = 1.3 \times (NPSH)_r = 1.3 \times 3.2 = 4.16 \text{ m} $$
步骤 3:计算泵入口处的静压头
泵入口处的静压头由贮槽液面压强和泵吸入管路的压头损失组成。贮槽液面压强为324kPa,饱和蒸汽压为314kPa,泵吸入管路的压头损失为1.6m。因此,泵入口处的静压头为:
$$ H_{static} = \frac{P_0 - P_v}{\rho g} - H_{loss} $$
其中,$P_0$为贮槽液面压强,$P_v$为饱和蒸汽压,$\rho$为丁烷的密度,$g$为重力加速度,$H_{loss}$为泵吸入管路的压头损失。代入数值,得:
$$ H_{static} = \frac{324 \times 10^3 - 314 \times 10^3}{580 \times 9.81} - 1.6 = 0.172 - 1.6 = -1.428 \text{ m} $$
步骤 4:计算泵的安装高度
泵的安装高度为贮槽液面高度减去泵入口处的静压头。贮槽液面高度为2.4m,泵入口处的静压头为-1.428m。因此,泵的安装高度为:
$$ H_{install} = H_{liquid} - H_{static} = 2.4 - (-1.428) = 3.828 \text{ m} $$
步骤 5:判断泵的安装高度是否满足要求
泵的安装高度为3.828m,允许气蚀余量为4.16m。因此,泵的安装高度不能保证正常操作。
根据相对密度,可以计算出丁烷的密度。相对密度是物质密度与水密度的比值,水的密度为1000 kg/m³。因此,丁烷的密度为:
$$ \rho = 0.58 \times 1000 = 580 \text{ kg/m}^3 $$
步骤 2:计算泵的允许气蚀余量
泵的允许气蚀余量是泵在正常工作时,泵入口处的静压头与液体的饱和蒸汽压头之差。泵的允许气蚀余量为3.2m,考虑到安全系数1.3,允许气蚀余量为:
$$ (NPSH)_a = 1.3 \times (NPSH)_r = 1.3 \times 3.2 = 4.16 \text{ m} $$
步骤 3:计算泵入口处的静压头
泵入口处的静压头由贮槽液面压强和泵吸入管路的压头损失组成。贮槽液面压强为324kPa,饱和蒸汽压为314kPa,泵吸入管路的压头损失为1.6m。因此,泵入口处的静压头为:
$$ H_{static} = \frac{P_0 - P_v}{\rho g} - H_{loss} $$
其中,$P_0$为贮槽液面压强,$P_v$为饱和蒸汽压,$\rho$为丁烷的密度,$g$为重力加速度,$H_{loss}$为泵吸入管路的压头损失。代入数值,得:
$$ H_{static} = \frac{324 \times 10^3 - 314 \times 10^3}{580 \times 9.81} - 1.6 = 0.172 - 1.6 = -1.428 \text{ m} $$
步骤 4:计算泵的安装高度
泵的安装高度为贮槽液面高度减去泵入口处的静压头。贮槽液面高度为2.4m,泵入口处的静压头为-1.428m。因此,泵的安装高度为:
$$ H_{install} = H_{liquid} - H_{static} = 2.4 - (-1.428) = 3.828 \text{ m} $$
步骤 5:判断泵的安装高度是否满足要求
泵的安装高度为3.828m,允许气蚀余量为4.16m。因此,泵的安装高度不能保证正常操作。