题目
41.用油泵从贮槽向反应器输送 44℃的异丁烷,贮槽中异丁烷液面恒定,其上方绝对压力为 652kPa。泵位于贮槽液面以下 1.5m 处,吸入管路全部压头损失为 1.6m。44℃时异丁烷的密度为 530kg/m3,饱和蒸汽压为 638 kPa。所选用泵的允许汽蚀余量为 3.5m,问此泵能否正常操作?
41.用油泵从贮槽向反应器输送 44℃的异丁烷,贮槽中异丁烷液面恒定,其上方绝对压力为 652kPa。泵位于贮槽液面以下 1.5m 处,吸入管路全部压头损失为 1.6m。44℃时异丁烷的密度为 530kg/m3,饱和蒸汽压为 638 kPa。所选用泵的允许汽蚀余量为 3.5m,问此泵能否正常操作?
题目解答
答案
解:泵允许的安装高度:Hg允P0gPv(NPSH)允hf吸入(652638)1035.36.1530.9814.2mHg定Hgy允此泵安装不当,会发生气蚀现象。
解析
考查要点:本题主要考查泵的汽蚀现象判断,涉及汽蚀余量的计算。
解题核心思路:通过比较实际汽蚀余量(NPSH)与泵的允许汽蚀余量,判断泵是否会发生汽蚀。
关键点:
- 汽蚀余量公式:$NPSH = \frac{P_0 - P_v}{\rho g} + h - h_f$,其中$P_0$为贮槽压力,$P_v$为液体饱和蒸气压,$\rho$为密度,$h$为泵安装高度(液面下为正值),$h_f$为压头损失。
- 单位统一:压力需转换为国际单位(Pa),高度单位为米。
- 临界判断:若实际$NPSH \geq$允许汽蚀余量,则泵可正常工作,否则会发生汽蚀。
1. 计算压力差对应的液柱高度
压力差:
$P_0 - P_v = 652\ \text{kPa} - 638\ \text{kPa} = 14\ \text{kPa} = 14,000\ \text{Pa}$
液柱高度:
$\frac{P_0 - P_v}{\rho g} = \frac{14,000}{530 \times 9.81} \approx \frac{14,000}{5199.3} \approx 2.7\ \text{m}$
2. 代入汽蚀余量公式
泵安装高度$h = 1.5\ \text{m}$(液面下为正值),压头损失$h_f = 1.6\ \text{m}$:
$NPSH = 2.7 + 1.5 - 1.6 = 2.6\ \text{m}$
3. 与允许汽蚀余量比较
允许汽蚀余量为$3.5\ \text{m}$,因$2.6 < 3.5$,故泵会发生汽蚀,无法正常操作。