食工原理課后習題與答案

1、第一章1-1煙道氣的組成約為N：75%, C0zl5%, 0別，HQ5% (體積百分數(shù))。試計算常壓下400C。時該混 合氣體的密度。解：必二工廊=0.75x28+0.15x44+0.05x32+0.05x18二30.1/An=p/n/?7101.3xl0x30.1/(8.314xl03x673)=0.545kg/m31-2已知成都和拉薩兩地的平均大氣壓強分別為0.095MPa和0.062MPa?，F(xiàn)有一果汁濃縮鍋需保持 鍋內(nèi)絕對壓強為8.0kPao問這一設備若置于成都和拉薩兩地，表上讀數(shù)分別應為多少？解：成都 拉薩O二958二87kPa (真空度)6二628二54kPa (真空度)1-3用如附

2、圖所示的U型管壓差計測定吸附器內(nèi)氣體在A點處的壓強以及通過吸附劑層的壓強降。 在某氣速下測得/?i為400mmHg, Rz為90mmHg, Rz為40mmHJ3,試求上述值。*解：G二斶加O0+砂hg°二0.04x1000x981+0.09x13600x981 二 12399.8Pa （表）Qa二a+EQgg二 12399.8+04x13600x9.81 二65766.2Pa （表）Q二二657662J2399.8二53366.4Pa （表）1-4如附圖所示，傾斜微壓差計由直徑為。的貯液器和直徑為/的傾斜管組成。若被測流體密度為 g空氣密度為。試導出用R表示的壓強差計算式。如傾角a為

3、30。時，若要忽略貯液器內(nèi)的液面 高度力的變化，而測量誤差又不得超過1%時，試確定比值至少應為多少？解： 由靜力學方程二Qpgg二Esina(/zp)g二心/vp)g/2(1)若忽略貯液器內(nèi)液面高度的變化，則斜管內(nèi)液位為：R二Rh液柱長度：/?/ = /?i-/?/sina=/?i-2/7二 R、4dg 二 AV(/vQg/2 二(AV2 -/7)(/%-p)p 又兀07?/4二兀夕只74即/?二心力+2(/0所以Ap =-ff)g/2 +4( d/Djy(2)相對誤差為(QjQj/AQO.OOl代入式(1)和(2):(Ap-Ap)/Ap= 1 1/1+2(力0三0.001解得：力公0.022

4、37即。慮44.71-5 -虹吸管放于牛奶儲槽中，其位置如圖所示。儲槽和虹吸管的直徑分別為。和a若流動阻力 忽略不計，試計算虹吸管的流量。儲槽液面高度視為恒定。解：qi/q+ t/i72 + “ 二 Qi/Q+172+gzipF pl，S 二 0, Zi=/7, 2z=0, Uz 二 U2gh 二 d/二(2g/?)“彳二 0.785才s 二0.785t/(2g/?)"密度為920kg/m3的椰子油由總管流入兩支管、總管尺寸為7mmx3.5mm,兩支管尺寸分別為 38mmx2.5mm和血5mmx2.5mm。已知椰子油在總管中的流速為0.8m/s,且038mmx2.5mm與 25mmx

5、2.5mm兩支管中流量比為22。試分別求椰子油在兩支管中的體積流量、質(zhì)量流量、流速及 質(zhì)量流速。解：G 二 0.785x0.052x0.8 二 1.57x10 3n?/s1.57x10 3m3/sq# 二 22q.2=1.57x10 73.2=4.91x10 qm7s1=2.2=1.079x10 3m7sg 心二QG二二 920x4.91x10 “=0.452kg/s92 Ox1.079x103=0.993kg/s6Z=Qv=/0.785=4.91x10 7(0.785x0.02z)=1.564m/s t/i=£7V0.7856/r=1.079xl0 7(0.785x0.0332)=

6、1.262m/s M6=/?:=920xl.564=1438.6kg/(m:，s)i44=pt/A=920xl.262 = 1161kg/(mzs)1-7用一長度為0.35m的漸縮管將輸水管路由內(nèi)徑100mm縮至30mmo當管內(nèi)水流量為0.52m3/h, 溫度為10C。時，問：(1)在該漸縮管段中能否發(fā)生流型轉(zhuǎn)變；(2)管內(nèi)由層流轉(zhuǎn)為過渡流的截面距 漸縮管大端距離為多少？解：s二G/0.785族二0.52/(3600x0.785x0."二0.0184m/s/?曰二二 0.1x0.0184x1000/0.0013077二 1407<20004 二 gMO.785右二 0.52/(

7、3600x0.785X0.032)二 0.20d45m/s慮二小切“二 0.03x0.2045x1000/00013077二4691 >4000故可以發(fā)生轉(zhuǎn)變當 屁二2000 時，加二2000x0.0013077/1000二0.0026154 =£770.785=0.52/(3600x0.785)=1.84x10' 兩式相除 =1.84x10 70.0026154=0.07035m由 比 例 關 系(040.03):0.35=(0.1-0.07035): Xx=(0.1-0.07035)x0.35/(0.1-0.03)=0.148m1-8直徑為1.0m的稀奶油高位槽底部

8、有一排出孔，其孔徑為15mmo當以2.0m7h的固定流量向高 位槽加稀奶油的同時底部排出孔也在向外排出奶油。若小孔的流量系數(shù)G為0.62 (G為孔口實際流 量與理想流量之比)，試求達到出奶油與進奶油流量相等時高位槽的液位及所需的時間。(假設高位 槽最初是空的)解：設任一時刻槽內(nèi)液位為久則由柏努利方程得：理論流速u.二(2g/7)x實際流速：二G(2g/7)x流量：Kcrty4=0.785x0.015zx0.62x(2x9.81x/7)h2=4.85xl0 Wc代入 =2/3600 m3/s,片二2/(3600x4.85x10 廿二 1.312m由物料衡算GkGQ"dU7d隹0.785

9、廳d/7/d&.磊5xg濮。7F舊令 尸仁 則 d/7=2)dy,當力二時，y=/"=l.145m2Lus ?vin4 .i.i45(6.178y-7.077) + 2.291(2x1() dy =iq4 f'dvi 7.077 - 6.178 y7.077 6.178y1.1457.077-6.178vI.IdS r I一ln(7077 - 6.178y )|：' = 2486so 6.1781-9用壓縮空氣將密度為1081kg/m3的蔗糖溶液從密閉容器中送至高位槽、如附圖所示。要求每批 的壓送量為1.2m3, 20分鐘壓完，管路能量損失為25/kg,管內(nèi)徑

10、為30mm,密閉容器與高位槽兩 液面差為16mo求壓縮空氣的壓強為多少Pa (表壓)？解：Qi/p+s/2+gz丄二砂Q+s'/2+gz：+工九6/i=0, Zi=09 pz=09 z：=16 m, Z/?i=25J/kg65=1.2/(20x60x0.785x0.03>1.415m/s A=(l-41572+9.81xl6+25)xl081=1.987xl04Pa1J0敞口高位槽中的葡萄酒(密度為985 kg/m3)經(jīng)38mmx2.5mm的不銹鋼導管流入蒸諂鍋，如 圖所示。高位槽液面距地面8m,導管進蒸館鍋處距地面3m,蒸謂鍋內(nèi)真空度為8kPa0在本題特定 條件下，管路摩擦損失

11、可按工A=6.5厲/kg (不包括導管出口的局中阻力)計算，為葡萄酒在管內(nèi)的 流速m/So試計算：(1)導管AA截面處葡萄酒的流速；(2)導管內(nèi)葡萄酒的流量。解:pJp Ul/2 + gzi-pjp u£/2+pz：+Z/?i3二0, s二0, 2i=8 m, Q二8kPa, 25=3m, 片u8x9,81 = - 8000/985+tz=/2 +9.81 + 6.5/G 二 0.785x0-033*2.86 二 2.443x105t?/s5x9.81,22= 2.86m/s71-11如附圖所示，水從離地面18m處用273mmx5mm,長35m （包括局部阻力損失的當量長度） 的管道

12、連接到離地面10m處，并測得高低兩處壓強分別為345kPa和415kPa （表壓）。試確定： 水的流動方向；（2）若管路摩擦系數(shù)取0.026,管路中水的流量為多少？A/?+=348xl071000+18x9.81=524.58J/kgph/>+=415xl071000+10x9.81=513.1J/kg£/i72+524.58=V2+513.1+0.026x(35/0.263)xz/2“ =.災-513l)x2x().263 = ? S78nVs gu=0.785x0.2632x2.578=0.14m7sV0.026 x 351-12如圖所示，槽內(nèi)水位維持不變，槽底部與內(nèi)徑為5

13、0mm的鋼管聯(lián)結，管路中B處裝有一U型 管壓差計。當閥門關閉時讀數(shù)/?= 350mmHg, /?二1200mm。（1）閥門部分開啟時，測得/?=250mm, /7=1250mm,若AB段能量損失為10J/kgf問管內(nèi)流量為多少m3/h ? （2）閥門全開時，若AB段與 BC段的能量損失分別按工Zw：1.6/j/kg,工辰二7/j/kg計算（不包括管出口阻力），為管內(nèi)流速。 問B點處（壓差計處）的壓強為多少？解:閥門全關時：p）=/?pHg=0.35xl3600x9.81=4.67xl04Pa （表）/?H2op=4.67xl04+/2o=4.67xl04+1.2xl000x9.81=5.847

14、xlO4Pa/=5.847xl07（1000x9.81）=5.96m閥門部分開時:pdp 七 u】l2 + g =pJp+Ub/2 + Zb+S/Ttab G=0, t/A=0, ZK=/y=5.96mf S/7rAB=10J/kg,Zb=0, Ub=Upb=0.25xl3600x9.81+1.25xl000x9.81=4.562xl04Pa （表） 5.96x9.81=4.562xl071000 + t7/2+10t/=2388m/s=O.785xO.O52x2.388x36OO=16.87m7h閥門全開時:p/p+ U/C/2 + gz. =pt/p+ u/2 + gzz+E/b+E/*b

15、czt=0, pt=0, Lk=U5.96x9.81=i7/2+1.6i7+7at/=2.535m/sps/p+ Ub/2 + gzB=pt/p+ uT/2 +gzc+lhZb=Z9 pt=Q9 Ub=UgpB=1000x7x2.5352=2.249x!04Pa （表）1-13如圖所示的一冷凍鹽水循環(huán)系統(tǒng)，鹽水循環(huán)呈為30 n?/h時，鹽水流經(jīng)換熱器A的阻力損失 為50J/kg,流經(jīng)換熱器B的阻力損失為60J/kg,管路中流動的阻力損失為30J/kgo管路系統(tǒng)采用 同直徑管子.鹽水密度為1100kg/m3 略泵進、出口的高差），試計算：（1）若泵的效率為68H, 泵的軸功率為多少kW?（2）若

16、泵出口壓強為0.26MPa （表壓）.泵入口壓力表讀數(shù)為多少Pa ?解:g=30xll00/3600=9.17kg/s(1) kU=50+60+30=140J/kg P=W4>/7=140x9.17/0.68=1.89x103W(2) 在泵出入口間列柏努利方程：Q 入/p+l/l/i=p 岀/pp 入=1100x(0.26xl071100-140)=1.06xl05Pa1-14要求以均勻的速度向果汁蒸發(fā)濃縮釜中進料?，F(xiàn)裝設一高位槽，使料液自動流入釜中（如附圖 所示）。高位槽內(nèi)的液面保持距槽底1.5m的高度不變，釜內(nèi)的操作壓強為O.OIMPa （真空度），釜的 進料量須維持在每小時為12m

17、3,則高位槽的液面要高出釜的進料口多少米才能達到要求？已知料液 的密度為1050kg/m3,粘度為3.5cP,連接管為7mmx3.5mm的鋼管，其長度為（x-1.5）+3m,管 道上的管件有180?；貜澒芤粋€，截止閥（按1/2開計）一個及90。彎頭一個。解：pjp七 Ui/2 + gzFpJp+ u£/2+gz+工存Q丄二0, 6/1=0, 2i=z,。二10kPa, 25=0, =12/(3600x0.785x0.050=1.701/5Re 二九0“二 0.05x1.7x1050/0.0035 二 2.55x10取片0.2 mm,弘/二0.004, 2=0.027 ； <=0

18、.5,截止閥矢9.5,彎頭字0.75,回彎管$1.5Z/?i=0.027x(z+1.5)/0.05+0.5+0.75+9.5+1.5xl.772=0.78+18.8729.81%=-10000/1050+1./2+0.78%+18.872z=1.2m1-15如附圖所示，擬安琴一倒U型管壓差計測量丄管段的阻力損失。管內(nèi)流體密度嚴900kg/m： 粘度/=1.5xl0 3Pas ；指示劑為空氣Q二1.2kg/n?；管內(nèi)徑 於50mm,管壁絕對粗糙度£二0.3mm。試 推導：（1）管路條件（厶d £和流速”一定時，傾角與兩測點靜壓差的關系以及a與斤讀數(shù) 的關系；（2）當流速為2m

19、/s, £=lm時，/?讀數(shù)的預測值。解：pjp七 Ui/2 + gzFpJp+ u/2+弘+工存th二s, z：二N+Zsinam二從L/d)d/2'pip二g(sina+從L/d)d/2對倒U形壓差計pgk禹9二&P禹g七pgLsaa當二2m/s 時 屁二2x0.05x900/0.0015二6x10刃於0.3/50二0.0062=0.023Ap=950(p£sina+0.023x(l/0.05)x272=950p£sina+874由950pZsina+874=/950-1.2)x9.81+950p£sinaQ 874/(950-1.2

20、)x981二 0.094m1-16水由水箱A經(jīng)一導管路流入敞口貯槽B中，各部分的相對位置如圖所示。水箱液面上方壓強 為0.02MPa （表壓），導管為108mmx4mm的鋼管，管路中裝有一閘閥，轉(zhuǎn)彎處均為90。標準彎頭。 試計算：（2）閘閥全開時水的流呈（設直管阻力可忽略不計）；（2）閘閥2/2開時水的流量（設直管 阻力可忽略不計）；（3）若此系統(tǒng)其它條件不變，僅輸水管增長200m,此系統(tǒng)阻力為若干？解:(1) pi/p+ Ui/2 + gzi =p>/p+ u/2 + gzi pi=2xl0 Pa, m=0, Zi=4m, q=0, s=0, zs=1.5m,入口=0.5,出口閘閥0.

21、17,彎頭=0.75, S/Tr=（0.5+l+0.17+3x0.75）xt/2=1.96t/20000/1000+4x9.81=1.5x9.81+1.96fZt/=4.766m/s=0.785x0.rx4.766=0.0374m3/s（2）閘閥Q=45SA=（0.5+l+4.5+3x0.75）xz/2=4.125t/20000/1000+4x9.81=1.5x9.81+4.125t/£/=3.285m/s=0.785x0.fx3.285=0.0258m7s（3）"=©a）/p+（Gls2）/2+p（Ziz）=20000/1000+0+9.81x2.5=44.53

22、J/kg1-17如附圖所示某含有少量可溶物質(zhì)的空氣，在放空前需經(jīng)一填料吸收塔進行凈化。已知鼓風機入 口處空氣溫度為5OC0,壓強為30mmHzO （表壓），流量為2200m7h.輸氣管與放空管的內(nèi)徑均為 200mm,管長與管件.閥門的當量長度之和為50m （不包括進、出塔及管出口阻力），放空口與鼓 風機進口的垂直距離為20m,空氣通過塔內(nèi)填料層的壓降約為200mmHzO,管壁絕對粗糙度訶取 為0.15mm,大氣壓為0.lMPao求鼓風機的有效功率。解:如圖界面pd時 u訂 2+gzi+l/l/Q=p>/p+u/2+gzi +S/7rp.=lxl05+30x9.81/21xl05Pa/=p

23、.A/?r=lxl05x29/(8314x323)=1.081kg/m3pi=294.3 Pa, 6/i=0, Zi=0fth=Q9 z=20mt2000/(3600x0.785x0.22)=17.69m/s/z=1.96xl0 5Pa s/?e=/=0.2xl7.69xl.081/(1.96xl0 5)=1.95x105 fi/t/=0.15/200=7.5xl04A=0.02E/>=(0.02x50/0.2+0.5+1)x17.6972+200x9.81/1.081=2832J/kg294.3/1.081 +=20x9.81+2832必=2756J/kgt7=2200xl.081/3

24、600=0.661kg/sP=14=182OW1-18用0mmx3.5mm鋼管從敞口咼位槽中引水至一常壓吸收塔內(nèi)。咼位槽液面與水噴頭出口咼 差10m,管路流量最大可達15m7ho現(xiàn)需將流呈增加到25m3/h,試求：(1)管路不變，在管路中 增加一臺泵，該泵的功率；(2)管路布局不變，換新的管子，管子的直徑。以上計算中摩擦系數(shù)可 視為不變。解:(1) 原來pi/p+uC 12+gzt =p：/p+th 12 + gz+A(L/d)u/2 pi =p, za=0, zi=10 m, s=0,15/(3600x0.785x0.0532)=1.89m/sl0x9.81=(A£/d)xl.89

25、72AZ/g5495后來pi/pm+1/172 +s+% =pb/ph,+u>72+gz+A(L/cf) /2Pi-Pi ,t/i=0 ,Zi=10 m , Uz=Q ,2s=0 ,t/=25/(3600x0.785x0.0532)=3.15m/sW4=-10x9.81+54.95x3.1572=174.4 /kg =25x1000/3600 =6.94kg/sP=6.94xl74.4=1211W(2) pi/pm+uC/2 + gzi =pz/pn.+u/2 + gz+A(L/cf") cT 72Lf =25/(3600x0.785x)=8.846x10 710x9.81=5

26、4.95x(0.053/)x(8.846x10 7)2 /2t/?=0.075m1-19距某植物油罐A液面2.5 m深處用一根油管向油箱B放油，連接A、B的油管為5mmx2.5mm 不銹鋼管，長度20m,油出口距油箱B液面0.5m,如附圖所示。該植物油的/>=930kg/m/z=40mPa so 試求兩液面高度穩(wěn)定不變時，流經(jīng)管道的流量。解:pi/Ui/2+gzi+l/l/i-pi/pu/2+gzz +S/?rpi=p>, £/i=0, Zi=2.5m, Uz=Q9 -a=0.5m2.5x9.81=0.5x9.81+(Ax20/0.04+1+0.5)x£；/2設

27、為層流，忽略進出口損失。貝,464/屁2962=(64“")x(6x/2=32“M/q,tl9.62x0.042x930/(32x0.04x20)=1.14m/s/?e=t/=19.62x0.04x930/0.04=1060<2000=0.785x0.042xl.l4=1.43xl0 3m7s1-20為調(diào)節(jié)加熱器出口空氣的溫度.在空氣加熱器的進出口并聯(lián)一旁路(附圖)。已知鼓風機出口 壓強為0.02MPa (表)，溫度為25C流呈為340m7h,空氣通過換熱器的壓降為0.01MPao若旁 路管長6m,管路上標準彎頭兩個.截止閥一個(按1/2開計)，試確定當旁路通過最大氣呈為總氣

28、量的15%時，所用管子的規(guī)格。解:旁路的流量=340x0.15/3600=0.0142m7s彎頭<=0.75,調(diào)節(jié)閥=9.5, =1.96x10 5 Pas, pm=0.02xl06+lxl05=1.2xl05Pa /=1.2xl05x29/(8314x323)=1.296kg/sAp 二少仏+£<)><(4/0785才)2/2S/Ti =Ap/%>=(A£/i/+S)xu720.01xl06=1.296x(6A/i/+2x0.75+9.5)x0.01427(2x0.7852xt/)=1.272xl03A/£/+2.332xl0 7t

29、/取e02mm,試差得:i/=0.0473m,刃 =0.00423, 2=0.0322, 8.085m/s,Z?e=2.53xl041-21溫度為20C。的空氣以2000m3/h的流量通過血94mmx6mm的鋼管管路ABC于C處進入一常 壓設備，如附圖所示?，F(xiàn)因生產(chǎn)情況變動，C處的設備要求送風呈減少為1200m7ho另需在管道上 的B處接出一支管BD,要求從此支管按每小時800m3的流量分氣，于D處進入另一常壓設備。設 管道BC間和BD間各管段局部阻力系數(shù)之和分別為7及4,試計算BD分氣支管的直徑。解：pe/p +u/2+gz=Zp + za72 + pzt +£/>bc =p

30、D/p +Lh/2+gzb+YhfBo2t=Zb, O；=1200/(3600x0.785x0.1822)=12.82m/s£/TrBc=7xl2.8272=575.2J/kgtA>=800/(3600x0.785xt/)=0.2831/i/SBO=4x(0.2831/t/)72=0.1603/t/12.8272+575.2=657.4=(0.2831/)72+0.1603/£/=0.2004/£/i/=0.132m1-22?擬用泵將葡萄酒由貯槽通過內(nèi)徑為50mm的光滑銅管送至白蘭地蒸館鍋。貯槽液面高出地面 3m,管子進蒸諂鍋處高出地面10mo泵出口管路上有

31、一調(diào)節(jié)閥，管路總長80m (包括除調(diào)節(jié)閥以外 的所有局部阻力的當量長度)。葡萄酒的密度為985kg/m【粘度為1.5mPaso試求：(1)在閥1/2開度和全開兩種情況下，流動處于阻力平方區(qū)時管路特性方程； 流量為15m3/h時，兩種情況下 管路所需的壓頭及功率。解：（1）閥全開時<=6.4Hgpg+&2g 七d 心 2）心 2g 二pg 七入 U d 心pq：朮 6 g= 0+（10-3）+（802/0.05+6.4）77（0.785zx0.054x2x9.81）=7+2.1174xl07/i+847xl0q2閥半開笄95M=7+(802/0.05+9.5)/(0.7852x0.

32、05-，x2x9.81)=7+2.1174xl072t77+1.257xl052(2)當 =15/3600=4.167x10 3m3/s 時，閥全開t/=4.167xl0 7(0.785x0.05>2.12m/s屁二 2.12x0.05x985/0.0015 二 6.96X1C/2=0.3164/?eZ5=0.0195/A=7+2.1174xl07x0.0195x(4.167xl03)2+847xl04x(4.167xl0Y=15.64mQ15.64X4.167X10 妝 981x985 二630W閥半開M=7+2.1174xl07x0.0195x(4.167x10 V+1.257x10

33、x(4167x10 y=16.35m/16.35x4.167x103x9.81x985=658W1-23壓強為0.35MPa （表壓），溫度為25C。的天然氣（以甲烷計）經(jīng)過長100m （包括局部阻力的 當量長度）25mmx3mm的水平鋼管后，要求壓強保持0.05MPa （表壓）。如視為等溫流動，天然 氣的粘度為O.OllcP.鋼管的絕對粗糙度取為0.15mm,大氣壓強為0.1MPao求天然氣的質(zhì)量流量。 解： A，=3xlO5Pa/?m=3xl05xl6/（8314x298）=1.937 kg/m3Pi-X2=（0.35-0.05）xl06=3xl05Paln（Qi/Q）二 ln（0.35/

34、0.05）二 1.946二萬ln（A/3）+久26/抄3x105= k/（1.946+100A/0.038）/1.937試差得：t/二8.565 m/s 婦 16.6 m/s/?e= 8.565x0.019x1.937/0.000011=2.87x10"fi/0.15/19=0.000792=0.026=16.6x0.785x0.019z=4.7xl0 3kg/s1-24 0C°的冷空氣在直徑為600 mm的管內(nèi)流動，將畢托管插入管的中心位置，以水為指示液，讀數(shù) 為4 mm,試求冷空氣的流量。解：管中心流速為最大流速皿E二2g%S/p"0C°水。二999

35、.9kg/n?0C°空氣 1.293kg/m /=1.72xl0 3Pas=2x9.81x（999.9-1293）x0.004/1.293O5=7.79m/s/?陽二 m/gp/“二 0.6x7.79x1.293/（1.72x10 j=351365 （湍流）由屁也與必丘關聯(lián)圖查得：0.85t/n».=0.85x7.79=6.62m/s0尸兀/力4二0.785><0.6<6.62二：1.87 m3/s=6732m3/h1-25用一轉(zhuǎn)子流量計測定溫度為60C。，壓強為0.3MPa的二氧化碳氣體的流量。該轉(zhuǎn)子流量計上的 刻度是由20C O.IMPa空氣標定的，轉(zhuǎn)

36、子材料為鋁材。當轉(zhuǎn)子流量計上讀數(shù)為5m3/h時，二氧化 碳的實際流量應為多少？若將轉(zhuǎn)子換為同形狀、同大小的不銹鋼轉(zhuǎn)子，在此讀數(shù)下二氧化碳的流量 又為多少？（鋁與不銹鋼的密度分別為pi=2670kg/m3,少二7900kg/n?）解：空氣：Q二 1.2 kg/m3CO： : p =3x10x44/（8314x333）=4.768kg/m3鋁轉(zhuǎn)子：X 1.2x(2670-4.768) =25m3/li4.768x(2670-1.2)不銹鋼轉(zhuǎn)子：11.2x(7900-4.768),cl -5x1一 25m'/h114.768x(7900-1.2)1-26用離心泵將敞口貯槽中的大豆油（密度為9

37、40kg/m3,粘度為40cP）送住一精制設備中，如 附圖所示。設備內(nèi)壓強保持O.OIMPa （表壓），貯槽液面與設備入口之間的垂直距離為10m,管路 為57mmx4mm的鋼管（Q02mm）,管道總長60m （包括除孔板流呈計在外的所有局部阻力的當 量長度）。管路上裝有孔徑oG=16mm的孔板流量計。今測得連接孔板的指示劑為水銀的U型管差壓 計的讀數(shù)Q250mm.孔板阻力可取所測得壓差的80%。試求泵消耗的軸功率，泵的效率取為65%。Clv =QA)二 0.207G=062gR(P - P)9400.6x0785x0.016-xJ2x9-81x0-25x(1360°-940)= 9.

38、8xl0'4m3/st9.8xl0 7(0.785x0.0492)=0.52m/s/?e=0.52x0.049x940/0.04=598.7A=64/?e=0.107孔板壓差 p/?Ga-p)=9.81x0.25x(13600-940)=31048Pa孔板阻力31048x0.8/940 =2642J/kgS/7r=0.107x(60/0.049)x0.5272+26.42=44.14J/kgW4=pA2+Ap/?+At/2+SA=10x9.81+0.01xl07940+0.5272+44.14=153J/kggA,=zx=9.8xl04x940 = 0.9212kg/sA= 144x7

39、,wp=A/n=0.9212xl53/0.65=217W若已知G.則1-27某油田用300mmxl5mm的鋼管，將原油送到煉油廠。管路總長160km,送油量為240000kg/h, 油管允許承受的最大壓強為6.0MPa （表）。已知原油粘度為187xlO3Pas,密度890kg/m3,忽略兩 地高差和局部阻力損失，試求中途需要多少個泵站？解：二240000/(890x3600x0.785x0.27')二/?e=1.31x0.27x890/0.187=1682為層流幾二64/忌二 0.03805Z=t/Ap/32x/0.272x6xl07(32x0.187xl.31)=5.58xl04m

40、160x107(5.58x10>2.86應用 3 個泵站28在用水測定離心泵的性能中，當排水量為12m7h時，泵的出口壓力表讀數(shù)為0.38MPa,泵入 口真空讀數(shù)為200mmHg,軸功率為2.3kWo壓力表和真空表兩測壓點的垂直距離為0.4mo吸入管和壓出管的內(nèi)徑分別為68mm和41mm。兩測點間管路阻力損失可忽略不計。大氣壓強為0.1MPao 試計算該泵的效率，并列出該效率下泵的性能。解：6/i=12/(3600x0.785x0.0682)=0.918m/ss二 12/(3600x0.785xO.(Mf)二2.526m/s/y=0.38xl07(1000x9.81)+200xl07(7

41、60xl000x9.81)+0.4+(2.5262-0.918z)/(2x9.81)=42.1m a=42.1xl2xl000x9.81/3600=1376.7W"二 1376.7/2300二 59061-29某廠根據(jù)生產(chǎn)任務購回一臺離心水泵，泵的銘牌上標著：g=L2.5n?/h、N=32mfO、 /7=2900r.p.mx NSPH=2.0mHO現(xiàn)流量和揚程均符合要求，且已知吸入管路的全部阻力為1.5m 水柱，當?shù)卮髿鈮簽镺.IMPa。試計算:(1)輸送20C。的水時，離心泵允許的安裝高度；(2)若將 水溫提高到50C。時，離心泵允許的安裝高度又為多少？解:(1) p)=lxl05

42、 PaA=2340PaHg =pdpg pjpg NSPH SM=(1x105-2340)/ (1000x9.81)-2-1.5=6.46m(2) p： =12340 Pa(1x105-12340)/ (1000 x9.81)-2-1.5=5.44m1-30某食品廠為節(jié)約用水，用一離心泵將常壓熱水池中60C。的廢熱水經(jīng)8mmx3.5mm的管子輸 送至涼水塔頂，并經(jīng)噴頭噴出而入涼水池，以達冷卻目的，水的輸送量為22m7h,噴頭入口處需維 持0.05MPa (表壓),噴頭入口的位置較熱水池液面高5m,吸入管和排出管的阻力損失分別為ImHzO 和4mhkOo試選用一臺合適的離心泵，并確定泵的安裝高度

43、。(當?shù)卮髿鈮簽?.099MPa) 解:22/(3600x0.785x0.06f)=2.09m/s60C°水 p=983.2kg/m3 A=19.923kPa/y=5+0.05xl07(983.2x9.81)+2.097(2x9.81)+l+4=15.41m可用 IS65-50-125 清水泵，轉(zhuǎn)速 2900r.p.m.,流量 25n?/h,揚程 20m, NSPH=25人2, 卑泵的特性曲線 求：當管路輸 戈管路可輸送的=(0.099xl06-19923)/(983.2x9.81)-2.5-l=4.7m1-31 一管路系統(tǒng)的特性曲線方程為M二20+0.0065*?，F(xiàn)有兩臺同型號的離

44、心泵, 可用方程月二300.0025笊表示(上兩式中M和何的單位為m. G的單位為m3/h) 送量為30m3/h時，安裝一臺泵能否滿足要求？(2)若將兩泵聯(lián)合安裝圧管錯申( 最大流量為多少？解:(1) H=30-0.0025x302=27.75 m/yL=20 +0.00 65x302 =25.85 m</V能符合要求(2)兩泵并聯(lián)后的特性曲線為77=30-6.25x10V與 M=20+00065g；聯(lián)立得 =37m7h 兩泵串聯(lián)后的特性曲線為/=60-5.0xl03與 M=20+00065g；聯(lián)立得 =59m7h1-32某雙動往復泵，其活塞直徑為180mm,活塞桿直徑為50mm,曲柄半

45、徑為145mmo活塞每分 鐘往復55次。實驗測得此泵的排水量為42m3/ho試求該泵的容積效率仏解：沖程s二0.145x2二0.29m=(2xO.785xO.18z-O.785xO.O52)xO.29x55x6O=46.8m7h二42/46.8二 897%33溫度為15C°的空氣直接由大氣進入風機，并通過內(nèi)徑為800mm的管道送至燃燒爐底，要求風 量為20000m7h (以風機進口狀態(tài)計)，爐底表壓為HOOmmHzOo管長100m (包括局部阻力當量 長度)，管壁粗糙度0.3mm?，F(xiàn)庫存一離心通風機，其銘牌上的流量為21800m3/h,全風壓為 1290mmHzO,問此風機是否合用？

46、(大氣壓為0.1MPa)o解：20000/(3600x0.785x0.82)=11.06m/s/7m=(lxl05+1100x9.81/2)x29/(8314x288)=1.276kg/m3/?e=11.06x0.8xl.276/(1.79xl0 5)=6.31xl05刃於 0.3/800 二 3.75x10“2=0.017M=1100x9.81+0.017x(100/0.8)xll.06zxl.276/2=1.096xl0"PaM#=1.096xl01.2/1.276=1.03xl04Pa=1050.3mmH20<1290mmH20 可以用1-34實驗中測定一離心通風機的性能

47、，得以下數(shù)據(jù)：氣體岀口處壓強為23mmHzO,入口處真空度 為15mmH=O,送風量為3900mVho吸入管路與排出管路的直徑相同。通風機的轉(zhuǎn)速為960rpm: 其所需要軸功率為0.81kW,試求此通風機的效率。若將此通風機的轉(zhuǎn)速增為1150rpm,問轉(zhuǎn)速增大 后，此通風機的送風量和所需的軸功率各為若干？解：(1)M=(23+15)x9.81=372.8Pa平均壓強近似為大氣壓 p=lxl05x29/(8314x293)=1.19kg/m3MQvPg 二372.8x3900x1.19/(3600x1.29)二404W二404/810 二 49.9%(2) *二4門7/7二3900x1150/9

48、60二4672n?/hP 二只門7/7二 0.81x(1150/960y 二 1.39區(qū)10如1-35某單級雙缸、雙動空氣壓縮機將空氣從0.1 MPa (絕對)壓縮到0.35MPa (絕對)?；钊睆?為300mm,沖程200mm,每分鐘往復480次。氣缸余隙系數(shù)為8% ；排氣系數(shù)為容積系數(shù)的85%,壓縮過程為絕熱過程，絕熱指數(shù)為14總效率0.7。試計算該壓縮機的排氣量和軸功率？解：容積系數(shù) 排氣系數(shù) 排氣量理論功率-坯J=1 - 0.08x(0.35/0.1)3 1 =0.884心二 0.85 入二 0.752G二0.785x0.3*0.2x480x60x0.752x2二611.8 rr?/

49、hA -10 .4Px - pvmm k (P2-1 - 0.1X106 x6IL8xL4x(035) -1 - 25.6xio5w&-1 p、36000.40Q25.6/0.7 二 36.57kW第二章2-1燃料氣含有3.1% (摩爾分數(shù)，下同)Hx 27.2%CO、5©6C(X 0.5%0二和63.6HN二在過量20% 的空氣(即高于完全燃燒生成CO二和HQ所需的空氣量)中燃燒。8只有9眇完全燃燒。試對100 kmol燃料氣，計算尾氣中各組分的摩爾數(shù)口解：首先畫出流程圖(附圖)， 爾數(shù)?；瘜W反應式如下：圖上標出了尾氣中各組分。以A代表空氣的摩爾數(shù)，F(xiàn)代表尾氣的摩2CO+O

50、 二二 2CO=(1)2巴+0二二 2H9(2)& kmol空氣 _rfkmol煙道氣100 kmol燃料氣燃燒室HO COs CCX 0“ Nr3.1%出、27.2% CO5.6% CO：、0.5% Oz636% N=根據(jù)反應式，為使耳完全燃燒需氧：3.1x0.5=1.55kmol為使 CO 完全燃燒需氧：27.2x0.5x0.98=13.33kmol因為過量20虬共需氧： 應加入：1.2x(1.55+13.33)=17.854kmol18.18-0.5=17.354kmol由于空氣中含有79% （摩爾分數(shù)）的N）,故加入的2量是：79xl7.354/21=66.283kmol下面計

51、算尾氣中各組分的摩爾數(shù)：所有的地都變成了地0,即：3.1kmol對于CO有2.0%不反應，因此有：0.02x27.2=0.544kmolco=:5.6+27.2x0.98二32.256kmolN=:63.6+66.283=129.883kmol0=:17.354-(1.55+13.33)+0.5=2.974kmol2-2在生產(chǎn)KNOm的過程中，1000kg/h的20WKNOm溶液送入蒸發(fā)器中，在422K溫度下濃縮成50WKNOb 濃溶液，然后再進入結晶器中冷卻到310K,得含量為96%的KNOm結晶。結晶器中37.5%的KNOm母 液送入蒸發(fā)器中循環(huán)使用。試計算循環(huán)的母液量與產(chǎn)品KNOm結晶量

52、。解：首先按題竜畫出流程簡圖，如附圖所示。37.5%KNO3 母液96%KN Ch 結晶計算可分為兩部分，先以1000 kg/h的2就冊0呂溶液為基準，對整個生產(chǎn)過程作物料衡算：1000二"+P1000x0.2 = 0.96解得：Q208kg/h再對結晶器作物料衡算：C/F+208解得：C二 975kg/h必792kg/h0.5C二 0.375斤+0.96x208y?=767kg/ho2-3在一加熱器中，用5xlO5Pa （絕壓）的飽和蒸汽加熱空氣?？諝饬髁繛?OOOkg/h,進口溫度為 25C°,出口溫度為125C。，空氣平均比熱容&為1.009kJ/（kgX）,

53、冷凝液在飽和溫度下排岀。試求蒸 汽消耗量（不計熱損失）。解：首先按題竜畫出流程簡圖，如附圖所示。4000kg/h4000kg/h25C?？諝饧訜崞?25C°空氣恥/hqkg/h-5xlOaPa 烝汽 °冷凝水qc小 DHQncCpztlDh由空氣帶入加熱器的熱量 由蒸汽帶入加熱器的熱量 由空氣帶出的熱量 由冷凝水帶出的熱量右七 DH二 qc產(chǎn) Dh出厲二q&心0由附錄飽和水蒸氣表查得：5xlO5Pa飽和水蒸氣的熔為2753kJ/kg, 151.70°水的恰為639.6kJ/kg0 。二4000x1.009(398-298)/(2753-6396)二 191

54、kg/h2-4圖示為一臺燃氣輪機裝置，其空氣消耗量g二100kg/s。壓氣機入口空氣的恰/?i=290k/kg,出 口壓縮空氣的焙厶二580 kJ/kg ；在燃燒室中壓縮空氣和燃料混合燃燒，燃燒生成的高溫燃氣的恰 /73=1250kJ/kg ；高溫燃氣送入渦輪機中膨脹作功，作功后排出廢氣的恰九二780kJ/kg。試求：(1)壓 氣機消耗的功率；燃料的發(fā)熱量Q二43960kJ/kg時的燃料消耗量；渦輪機輸出的功率； 燃氣輪機裝置的總功率。|空氣解：(1)按穩(wěn)定流動能量方程式，在壓氣機中壓縮lkg空氣所消耗的功為： i=-(/7i-/t)=.(290-580)=290kJ/kg壓氣機消耗的功率為：

55、2二必二290x100二29000kW(2) 加熱lkg空氣所需的加熱量為：Q二厶任二1250-580二670kJ/kg 燃料的消耗量為： 弘二Qq/Q二670x100/43960二 1.5kg/s(3) 在渦輪機中1 kg燃氣所作的功為：必二怡血二1250-780二470k/kg故渦輪機的功率為：Pa二必Qg二470x100二47000kW(4) 燃氣輪機裝置的總功率等于渦輪機發(fā)出的功率及壓氣機消耗功率之差，即：尼二 p” p= =47000-29000=18000kW2-5水以9.5kg/s的質(zhì)量流量穩(wěn)定地通過一個上游端內(nèi)徑為0.0762ms下游端內(nèi)徑為0.0254m的水 平匯合噴嘴(參見

56、附圖)。試計算水在大氣壓中噴出時噴嘴上的合力。解：此題為穩(wěn)態(tài)流動。當選擇控制面時，必須包括噴嘴的外壁面.這樣噴嘴所受的合力才能計入總 動量衡算中，使問題可以直接求解。因摩擦阻力可以忽略.X軸為水平方向，忽略截面上速度的變化, 于是有： QmAS二&+局為求出式（2）中的局，利用柏努利方程式可得：加/2+Ap/p二0 tAi=Q/7/?A=9.5/（1000x0.785x0.762：）=2.09m/s Mc=Qn</=9.5/（1000x0.785x0.02542）=18.8m/s 679.5x（18.8-2.09）=159 N故/?二（屜匚血'）/2 二 J000x（18.8J2.09'）/2 二74500Pa力爲是截面4、A和側(cè)面的壓力在x方向上分量的代數(shù)和。截面4的總壓力在x方向上的分量 為 X 方向向右；截面A的總壓力在x方向上的分量為二"，方向向左；外壁面的總壓力在 X方向上的分量為zx（A-A）,方向向左。因此：局二 QiA©Aa（44）=AAQ=0.785x0.762'xl74500=795NF* 二局二 159-795二-636N由此得噴嘴所受的合力為負值，作用在X軸的反方向上，與流動方向相反。2-6水穩(wěn)定流過如圖所示的暴露在大氣中的等徑直角彎管