解：（1）泵的型号 由于输送的是水，故选用B型水泵。按Qe=80m3/h、He=180m的要求在B型水泵的系列特性曲线图2-15上标出相应的点，该点所在处泵的型号为4B20-2900，故采用4B20型水泵，转速为2900r/min。 再从教材附录中查4B20型水泵最高效率点的性能数据： Q=90m3/h H=20m N=6.36kW η=78% Hs=5m
（2）泵实际运行时所需的轴功率，即工作点所对应的轴功率。在图2-6的4B20型离心水泵的特性曲线上查得Q=80m3/h时所需的轴功率为 N=6kW
（3）用阀门调节流量多消耗的轴功率 当Q=80m3/h时，由图2-6查得H=1.2m，η=77%。为保证要求的输水量，可采用泵出口管线的阀门调节流量，即关小出口阀门，增大管路的阻力损失，使管路系统所需的压头He也等于21.2m。所以用阀调节流量多消耗的压头为： ΔH=21.2－18=3.2m 多消耗的轴功率为：
【例2－5】 已知空气的最大输送量为14500kg/h。在最大风量下输送系统所需的风压为1600Pa（以风机进口状态计）。风机的入口与温度为40℃，真空度为196Pa的设备连接，试选合适的离心通风机。当地大气压强为93.3×103Pa。
解：将系统所需的风压p'T换算为实验条件下的风压pT，即
操作条件下ρ'的计算：（40℃，p=（93300－196）Pa） 从附录中查得1.0133×105Pa，40℃时的ρ=1.128 kg/m3 所以
风量按风机进口状态计
根据风量Q=13940m3/h和风压pT=1846Pa从附录中查得4－72－11NO.6C型离心通风机可满足要求。该机性能如下：
风压 1941.8Pa=198mmH2O 风量 14100 m3/h 效率 91% 轴功率 10kW 习 题
1．拟用一泵将碱液由敞口碱液槽打入位差为10m高的塔中，塔顶压强为5.88×104Pa（表压），流量20m3/h。全部输送管均为φ57×3.5mm无缝钢管，管长50m（包括局部阻力的当量长度）。碱液的密度ρ=1500kg/m3，粘度μ=2×10－3Pa·s。管壁粗糙度为0.3mm。试求： （1）输送单位重量液体所需提供的外功。 （2）需向液体提供的功率。
2．在图2-11所示的4B20型离心泵特性曲线图上，任选一个流量，读出其相应的压头和功率，核算其效率是否与图中所示一致。
3．用水对某离心泵作实验，得到下列实验数据： Q/（L·min－1）0100200300400500 H/m37.2383734.531.828.5
若通过φ76×4mm、长355m（包括局部阻力的当量长度）的导管，用该泵输送液体。已知吸入与排出的空间均为常压设备，两液面间的垂直距离为4.8m，摩擦系数λ为0.03，试求该泵在运转时的流量。若排出空间为密闭容器，其内压强为1.29×105Pa（表压），再求此时泵的流量。被输送液体的性质与水相近。
4．某离心泵在作性能试验时以恒定转速打水。当流量为71m3/h时，泵吸入口处真空表读数2.993×104Pa，泵压出口处压强计读数3.14×105Pa。两测压点的位差不计，泵进、出口的管径相同。测得此时泵的轴功率为10.4kW，试求泵的扬程及效率。
5．用泵从江中取水送入一贮水池内。池中水面高出江面30m。管路长度（包括局部阻力的当量长度在内）为94m。要求水的流量为20~40m3/h。若水温为20℃，ε/d=0.001， （1）选择适当的管径
（2）今有一离心泵，流量为45 m3/h，扬程为42m，效率60%，轴功率7kW。问该泵能否使用。
6．用一离心泵将贮水池中的冷却水经换热器送到高位槽。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，换热器的压头损失为32（u2/2g），摩擦系数取0.03，离心泵的特性参数见下表：
Q/（m·s－1）00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.008 H/m2625.524.5232118.515.5128.5 试求：
（1）管路特性曲线；
（2）泵的工作点及其相应的流量及压头。
7．若题6改为两个相同泵串联操作，且管路特性不变。试求泵的工作点及其相应流量及压头。 8．若题6改为两个相同泵并联操作，且管路特性不变。试求泵的工作点及其相应流量及压头。
9．热水池中水温为65℃。用离心泵以40m3/h的流量送至凉水塔顶，再经喷头喷出落入凉水池中，达到冷却目的。已知水进喷头前需维持49×103Pa（表压）。喷头入口处较热水池水面高6m。吸入管路和排出管路的压头损失分别为1m和3m。管路中动压头可忽略不计。试选用合适的离心泵。并确定泵的安装高度。当地大气压强按101.33×103Pa计。
10．将某减压精馏塔釜中的液体产品用离心泵输送至高位槽，釜中真空度为6.67×104Pa（其中液体处于沸腾状态，即其饱和蒸汽压等于釜中绝对压强）。泵位于地面上，吸入管总阻力为0.87m液柱。液体的密度为986kg/m3，已知该泵的允许汽蚀余量Δh=4.2m，试问该泵的安装位置是否适宜？如不适宜应如何重新安排？ 11．15℃的空气直接由大气进入风机而通过内径为800mm的水平管道送到炉底。炉底的表压为10.8×103Pa。空气输送量为20000m3/h（15℃，101.33×103Pa），管长与管件、阀门的当量长度之和为100m，管壁绝对粗糙度取0.3mm。欲用库存一台离心通风机，其性能如下： 转速 1450r/min 风压 12650Pa 风量 21800 m3/h
试核算此风机是否合用。
第三章 机械分离与固体流态化
【例3－1】 落球粘度计。使用光滑小球在粘性液体中的自由沉降可以测定液体的粘度。
现有密度为8010kg/m3、直径0.16mm的钢球置于密度为980 kg/m3的某液体中，盛放液体的玻璃管内径为20mm。测得小球的沉降速度为1.70mm/s，试验温度为20℃，试计算此时液体的粘度。
测量是在距液面高度1/3的中段内进行的，从而免除小球初期的加速及管底对沉降的影响。当颗粒直径d与容器直径D之比d/D＜0.1，雷诺数在斯托克斯定律区内时，器壁对沉降速度的影响可用下式修正：
式中u't为颗粒的实际沉降速度；ut为斯托克斯定律区的计算值。 ＜0.1 解：
=1.73×10－3m/s 按式3-12可得
=0.0567Pa·s 校核颗粒雷诺数 ＜2 Ret
上述计算有效。
【例3-2】 拟采用降尘室回收常压炉气中所含的球形固体颗粒。降尘室底面积为10m2，宽和高均为2m。操作条件下，气体的密度为0.75kg/m3，粘度为2.6×10－5Pa·s；固体的密度为3000 kg/m3；降尘室的生产能力为3 m3/s。试求：1）理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径；2）粒径为40μm的颗粒的回收百分率；3）如欲完全回收直径为10μm的尘粒，在原降尘室内需设置多少层水平隔板？
解：1）理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径 由式3-20可知，在降尘室中能够完全被分离出来的最小颗粒的沉降速度为 m/s
由于粒径为待求参数，沉降雷诺准数Ret和判断因子K都无法计算，故需采用试差法。假设沉降在滞流区，则可用斯托克斯公式求最小颗粒直径，即 ＜2
核算沉降流型 Ret
原设在滞流区沉降正确，求得的最小粒径有效。
2）40μm颗粒的回收百分率 假设颗粒在炉气中的分布是均匀的，则在气体的停留时间内颗粒的沉降高度与降尘室高度之比即为该尺寸颗粒被分离下来的分率。
由于各种尺寸颗粒在降尘室内的停留时间均相同，故40μm颗粒的回收率也可用其沉降速度u't与69.1μm颗
粒的沉降速度ut之比来确定，在斯托克斯定律区则为 回收率= u't / ut=(d'/dmin)2=(40/69.1)2=0.335 即回收率为33.5%。
3）需设置的水平隔板层数 多层降尘室中需设置的水平隔板层数用式3-20a计算。 由上面计算可知，10μm颗粒的沉降必在滞流区，可用斯托克斯公式计算沉降速度，即 m/s
所以 ，取47层 隔板间距为 m
核算气体在多层降尘室内的流型：若忽略隔板厚度所占的空间，则气体的流速为 ＜2000 m/s 所以 Re
即气体在降尘室的流动为滞流，设计合理。
【例3-3】 某淀粉厂的气流干燥器每小时送出10000m3带有淀粉的热空气，拟采用扩散式旋风分离器收取其中的淀粉，要求压强降不超过1373Pa。已知气体密度为1.0kg/m3，试选择合适的型号。
解：已规定采用扩散式旋风分离器，则其型号可由表3-4中选出。表中所列压强降是当气体密度为1.2 kg/m3时的数值。根据式3-29，在进口气速相同的条件下，气体通过旋风分离器的压强降与气体密度成正比。本题中热空气的允许压强降为1373Pa，则相当于气体密度为1.2 kg/m3时的压强降应不超过如下数值，即
从表3-4中查得5号扩散式旋风分离器（直径为525mm）在1570Pa的压强降下操作时，生产能力为5000 kg/m3。现要达到10000 m3/h的生产能力，可采用两台并联。
当然，也可以作出其它的选择，即选用的型号与台数不同于上面的方案。所有这些方案在满足气体处理量及不超过允许压强降的条件下，效率高低和费用大小都不相同。合适的型号只能根据实际情况和经验确定。
【例3-4】 拟在9.81×103Pa的恒定压强差下过滤某悬浮液。已知该悬浮液由直径为0.1mm的球形颗粒状物质悬浮于水中组成，过滤时形成不可压缩滤饼，其空隙率为60%，水的粘度为1.0×10－３Pa·s，过滤介质阻力可以忽略，若每获得1m3滤液所形成的滤饼体积为0.333m3。
试求：1）每平方米过滤面积上获得1.5m3滤液所需的过滤时间；2）若将此过滤时间延长一倍，可再得滤液多少？
解：1）求过滤时间 已知过滤介质阻力可以忽略的恒压过滤方程为 单位面积获得的滤液量 q=1.5 m3/ m2 过滤常数
对于不可压缩滤饼，s=0，r'=r=常数，则
已知Δp=9.81×103Pa，μ=1.0×10－3Pa·s，v=0.333m3/m2 根据式3-37知 ，又已知滤饼的空隙率ε=0.6 球形颗粒的比表面 m2/m3