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1、化工原理練習(xí)題五.計(jì)算題1. 密度為的鹽水,以 25m3.h -1的流量流過內(nèi)徑為75mm 的無縫鋼管。兩液面間的垂直距離為25m ,鋼管總長為120m,管件、閥門等的局部阻力為鋼管阻力的25。試求泵的軸功率。假設(shè):( 1)摩擦系數(shù) 0.03;(2)泵的效率 0.61.答案 *Z1 2/2 P1/ He Z2 2/2 P2/ g+Hf 0, 25m, 25( × /d ×) ×1.25 /A 25/( 3600 ×0.785×(0.07 5)( 0.03 ×120/0.0751×.57(2×9.81)×1
2、.25 7.567m 鹽水柱 25 7.567 32.567m 25×32.567 ×120 0/(3600 ×102) 2.66kwN 軸2.66/0.6 4.43kw2.(16 分 )如圖的輸水系統(tǒng)。 已知管內(nèi)徑為 d=50mm,在閥門全開時(shí)輸送系統(tǒng)的 (l+le ) =50m,摩擦系數(shù)可取 =0.03,泵的性能曲線 , 在流量為 6m3.h-1 至15 m3.h-1 范圍內(nèi)可用下式描述:H=18.92-0.82Q2 .,此處 H 為泵的揚(yáng)程 m,Q 為泵的流量m3.h-1 ,問 :(1) 如要求流量為 10 m3.h-1 ,單位質(zhì)量的水所需外加功為多少? 單
3、位重量的水所需外加功為多少 ?此泵能否完成任務(wù) ? (2)如要求輸送量減至8 m3.h-1 (通過關(guān)小閥門來達(dá)到),泵的軸功率減少百分之多少 ?(設(shè)泵的效率變化忽略不計(jì) )答案 *-1 hf = (l+le )/d(u2/2)=0.03 ×(50/0.05)(1.415 2/2)=30.03- 2W=Z 2g+ hf 1-H 需要 =W/g=128.13/9.81=13.06m而 H 泵=18.92-H泵>H需N=H 泵 Q故泵可用泵 g/ g/ =常數(shù)N H泵 Q 泵N 前 13.746 ×10H 泵后 =18.92-0.82(8)0 . 8 =14.59N 后 1
4、4.59 ×8N 后 /N 前 =14.59 ×8/(13.74610)=0×.849(N前 -N后)/N前 =1-0.849 15.1%3. 如圖管路全長的流量為3B57 離心泵將20的水由敞口水池送到一壓力為2.5at 的塔內(nèi) ,管徑為 108 × 4mm100m(包括局部阻力的當(dāng)量長度,管的進(jìn)、 出口當(dāng)量長度也包括在內(nèi))。已知:水,水的粘度為1 厘泊,密度為,管路摩擦系數(shù)可取為0.024,試計(jì)算并回答:(1) 水在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的流動(dòng)形態(tài); (2)管路所需要的壓頭和功率;答案 *已知: d=108-2 ×4=100mm=0.1m 水在管內(nèi)流動(dòng)
5、呈湍流 以 1-1 面為水平基準(zhǔn)面,在 1-1 與 2-2 面間列柏努利方程:表壓 He=18+25+4.9=47.9mNe=HQ g=47.9 × 1000 × 9.81 ×/3600=756.5.4kw4. 如圖所示,用離心泵將水從貯水池輸送到敞口高位槽中,已知高位槽的水面離貯水池的水面高度保持為10m,輸送水量用孔板流量計(jì)測(cè)得。孔板安裝在離高位槽水面0.8m 處 , 孔徑為 20mm,孔流系數(shù)為0.61。管路為57×3.5mm的鋼管,直管長度和局部阻力當(dāng)量長度之和 (包括孔板局部阻力當(dāng)量長度)為 250m,其中貯水池至孔板前測(cè)壓點(diǎn)A 的直管長度和局
6、部阻力當(dāng)量長度之和為50m 。水的密度為,水的粘度為1cp,摩擦系數(shù)近似為 =0.3164/Re。U 形管中指示液均為水銀,其密度為。當(dāng)水的流量為時(shí),試確定:(1) 水通過泵所獲得的外加能量為多少(2)在孔板前測(cè)壓點(diǎn)A處安裝的孔板流量計(jì)的U 形管中指示液讀數(shù)?U形管壓力計(jì)中指示液讀數(shù)為多少 ?為多少?答案 *0.20.25 =0.3164/Re0 =0.0213取貯水池液面為1-1 截面 ,高位槽液面為2-2 截面 ,列柏努利方程式:- 2-以 A 點(diǎn)為 2-2截面 , 在 1-1 與 2-2截面間列柏努利方程式 hf 1- 2 -pa )/ =W- (l+ le=148.3-9.2 9
7、15;.81-=148.3-90.252-0.4714-pA -pa )/g(-o)81×(13600-1000)=0.3846m=38.46cm根據(jù) Vs=C oSo2gR2 ( o-oSoo - )式中 : Co=0.61, So-1000)=0.4m =40cm5. 欲用離心泵將20水以的流量由水池打到敝口高位槽,兩液面均保持不變,液面高差為 18m,泵的吸入口在水池液面上方2m 處。泵的吸入管路全部阻力為1mH 2O 柱,壓出管路全部阻力為3mH2 O 柱,泵的效率為0.6,求泵的軸功率。若已知泵的允許吸上真空高度為 6m,問上述安裝高度是否合適?(動(dòng)壓頭可忽略)。水的密度可
8、取。答案 *如圖取 1 1,2 2 截面,并以11 截面為基準(zhǔn)面,列柏努里方程得:H Z Hf 1 - 2 18 13 22mN 軸 QH/( 102) (30/3600) ×22×1000/(102 ×0.6) 3kwHg 允 Hs 允 Hf吸 6 1 5m 2m Hg 實(shí) Hg 允安裝高度合適。6. 如附圖所示,計(jì)劃在蓄水池A 的一側(cè)安裝一臺(tái)離心泵,將水輸送至列管換熱器B 的殼程內(nèi)作冷卻用,要求水的流量為18 m3.h -1,水自換熱器出來后流進(jìn)高位水槽C 中,回收他用。已知:( 1)蓄水池 A 水面標(biāo)高 3m,高位槽 C 處進(jìn)水管末端標(biāo)高 23m;( 2)輸
9、水管為 60× 3.5mm的鋼管;( 3)管路部份的壓頭損失 hf 19×U2/ (2) mH 2O,換熱器 B 殼程的壓力損失P 73.6 ×U2/( 2);(式中,U 為管內(nèi)流體流速,)水 1000kg.m-3今庫存有一臺(tái) 2B 31 型離心泵,其性能參數(shù)如下表所示,試核算選用此泵是否合適。流量揚(yáng)程軸功率允許吸入真空度1034.51.878.72030.82.607.230243.075.7答案 *選擇計(jì)算截面1 1, 22 面如題圖所示;地平面為基準(zhǔn)面。 18/3600/ ( ( /4)(0.06-2 ×0.0035) He f (P/ ) 0He
10、 ( 23-3 ).81)由 2B 31 型離心泵特性曲線圖查得:Q 31.5m( 27.2)且 62,而 m a x 6565 ×90 58.5( 62故此泵 通用。7 某廠準(zhǔn)備用離心泵將20的清水以的流量由敞口的儲(chǔ)水池送到某吸收塔的塔頂。已知塔內(nèi)的表壓強(qiáng)為1kgf.cm2 ,塔頂水入口距水池水面的垂直距離為6m,吸入管和排出管的壓頭損失分別為1m 和 3m,管路內(nèi)的動(dòng)壓頭忽略不計(jì)。當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簽?0.33m 水柱,水的密度為。現(xiàn)倉庫內(nèi)存有三臺(tái)離心泵,其型號(hào)和銘牌上標(biāo)有的性能參數(shù)如下,從中選一臺(tái)比較合適的以作上述送水之用。型號(hào)流量()揚(yáng)程( m)允許吸上真空度m3B57A50387
11、.03B3345326.03B1938205.0.答案以儲(chǔ)水池液面為1 1 面,以塔頂為截面2 2,并以 1 1 面為基準(zhǔn)面,列柏努利方程 f 0,6,0, 1.0() 0 4m6() 420( m) 20( m)V 選 3B33 較合適。允許安裝高度允允-(2g) -吸 =6.0-1=5m實(shí)際安裝高度實(shí)允 -0.5=5-0.5=4.5m8. 如圖所示輸水系統(tǒng),管長、管徑(均以 m 計(jì) ) 和各局部阻力的阻力系數(shù) 均標(biāo)于圖中。直管部分的 值均為 0.03。求:1)以流量 Q m 3.和壓頭 He m 表示的管路特性曲線方程2)輸水量為 15m3kw 計(jì)).h-1 時(shí),要求泵提供的有效功率(以答
12、案 *()()Q或0.34Qe ()Q 15/60He 20.04mNe QHe /60 0.25×20.04×1000 ×9.81/60 819 w0.819kw9. 現(xiàn)有一臺(tái)離心泵,銘牌上標(biāo)出允許吸上真空度H3 6m,用來輸送 20的清水,已知吸入管路的全部阻力損失為2.0 mH 2O,當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?0mH 2O,若略去泵入口處的動(dòng)壓頭 。試計(jì)算此泵的允許安裝高度Hg 為多少米?答案Hg Hs f 0 6 2.0 4.0m實(shí)際安裝高度實(shí) 4-0.5=3.5m10. 用離心泵將原油從油庫沿管內(nèi)徑為0.15m、長 2公里 (包括局部阻力的當(dāng)量長度 )的水平管送往煉油廠。輸油量為 4 m3.h-1 。油泵的總效率為0.65 ,求泵的軸功率。某天,該油泵突然發(fā)生故障,于是開動(dòng)一臺(tái)備用泵,其壓頭僅為原來泵的80%,問此泵能輸送原油多少m3.h-1。輸送條件下 ,原油的密度為粘度為 0.4Pa.s。設(shè)油庫和煉油貯罐均為
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