第二章習(xí)題及答案

1、化工原理練習(xí)題五.計(jì)算題1. 密度為1200kg.m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)入=;（2）泵的效率n=1.答案*Z1+u2/2g+P1/pg+He=Z2+u2/2g+P2/pg+EHfZ=0,Z=25m,u0,u0,P=PH=Z+EH=25+EHEh=(入xi/dxu/2g)xu=V/A=25/(3600xx(5)=1.573m.sEh=(x120/x/(2x)x=7.567m鹽水柱H=25+=32.567mN=QHp/102=25XX

2、1200/(3600X102)N軸=N/n=2. （16分）如圖的輸水系統(tǒng)。已知管內(nèi)徑為d=50mm,在閥門全開時輸送系統(tǒng)的工（l+le）=50m,11摩擦系數(shù)可取入=,泵的性能曲線，在流量為6m3.h至15m3.h范圍內(nèi)可用下式描述：H=,此處H為泵的揚(yáng)程m,Q為泵的流量，問：（1）如要求流量為10m3.h-1，單位質(zhì)量的水所需外加功為多少單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8m3.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*u=10/(3600xx)=工hf=入工(l+le)/d(u2/2)=x(50/2)=Pa/p+

3、W=Pap+Zg+Shf1-2W=Zg+Xhf1-2=10x+=H需要=W/g=m而H泵=H泵H需故泵可用N=H泵Q泵pg/npg/n=常數(shù)NH泵Q泵N前xX10H泵后=.8=N后xX8N后/N前=X8/X10)=（N前-N后）/N前=%3. 如圖3B57離心泵將20C的水由敞口水池送到一壓力為的塔內(nèi)，管徑為$108X4mm管路全長100m（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：水的流量為56.5m.h，水的粘度為1厘泊，密度為1000kg.m，管路摩擦系數(shù)可取為，試計(jì)算并回答：（1）水在管內(nèi)流動時的流動形態(tài)；（2）管路所需要的壓頭和功率;答案*已知：d=108-2X

4、4=100mm=0.1mA=(n/4)d=X(1/4)X=X10m1+Sl=100mQ=56.5m.h/u=Q/A=(3600XX10)=2m.s=1cp=10Pa-Sp=1000kg.m入=/Re=dup/卩=X2X1000/10=2X10>4000水在管內(nèi)流動呈湍流以1-1面為水平基準(zhǔn)面，在1-1與2-2面間列柏努利方程:Z+(u/2g)+(p/pg)+He=Z+(u/2g)+(p/pg)+shf=0u=0p0(表壓)Z=18mu=0p/pg=xx10/(1000X=25mShf=入(1+Sle)/d(u/2g)=X(100/X2/(2X=4.9mHe=18+25+=47.9mNe=

5、HQpg=x1000XX3600=4. 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)測得?？装灏惭b在離高位槽水面0.8m處，孔徑為20mm孔流系數(shù)為。管路為057X3.5mm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壓點(diǎn)A的直管長度和局部阻力當(dāng)量長度之和為50m。水的密度為1000kg.m，水的粘度為1cp,摩擦系數(shù)近似為入=Re。U形管中指示液均為水銀，其密度為13600kg.m。當(dāng)水的流量為6.86m.h時，試確定：(1) 水通過泵所獲得的外加能量為多少(2) 在

6、孔板前測壓點(diǎn)A處安裝的U形管壓力計(jì)中指示液讀數(shù)R為多少孔板流量計(jì)的U形管中指示液讀數(shù)R為多少答*u=Vs/)=xx3600)=0.971m.sRe=XX1000/(1x10)=48550入=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：Zg+p/p+u/2+W=Zg+p/p+u/2+刀hf1-2W=Zg+刀hf1-2=Zg+入(1+刀le)/d(u/2)=10x+x(250/x/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Zg+(p/p)+(u/2)+W=Z'g+(p'/p)+(u'/2)

7、+刀hf1-2'(p'-p)/p=(pA-pa)/p=W-Z'g-(u/2)-入(1+刀le)/d(u/2)=-pa=x1000=x10R=(pA-pa)/g(po-p)=x10/x(13600-1000)=0.3846m=38.46cm根據(jù)Vs=COSo2gR2(po-p)/pR=(Vs/CoSo)p/2g(po-p)式中：Co=,So=x=x10m-1000)=0.4mVs=3600m.s,R=3600)(1/xx10)x1000/2xx(13600=40cm5.欲用離心泵將20C水以18m泵的吸入口30m.h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

8、在水池液面上方2m處。泵的吸入管路全部阻力為1mHO柱，壓出管路全部阻力為3mHO柱,6m問上述安裝高度是否合答案*適(動壓頭可忽略)泵的效率為，求泵的軸功率。若已知泵的允許吸上真空高度為如圖取11,22截面，并以11截面為基準(zhǔn)面，列柏努里方程得:H=Z+EHf1-2=18+1+3=22m眾軸=Qip/(102n)=(30/3600)X22X1000/(102x=3kwHg允=Hs允一U/2gHf吸=61=5m>2mHg實(shí)vHg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18m3.h-1，水自換熱器出來后流進(jìn)高

9、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) 輸水管為$60X3.5mm的鋼管；(3) 管路部份的壓頭損失Ehf=19XU2/(2g)mHO,換熱器B殼程的壓力損失P=XU2/(2g);(式中，U為管內(nèi)流體流速，)卩水=1000kg.m-3今庫存有一臺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kwm.h10203024答*選擇計(jì)算截面11,22面如題圖所示；地平面為基準(zhǔn)面。U=V/A=18/3600/(n/4)X)=2.27m.sZ+P/pg+U/2g+He=Z+P/pg+Ehf+(P/pg)

10、P=PU=0He=(23-3)+/(2X)+19X/(2X+X/(2XX1000/(1000X=O由2B31型離心泵特性曲線圖查得：QJ=18m.h,He=31.5m(>)且n=62%，而nmax=65%65%X90%=%(v62%=故此泵通用。7某廠準(zhǔn)備用離心泵將20C的清水以40m.h的流量由敞口的儲水池送到某吸收塔的塔頂。已知塔內(nèi)的表壓強(qiáng)為，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)的動壓頭忽略不計(jì)。當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簽?0.33m水柱，水的密度為1000kg.m?，F(xiàn)倉庫內(nèi)存有三臺離心泵，其型號和銘牌上標(biāo)有的性能參數(shù)如下，從中選一臺比較合適的以

11、作上述送水之用。型號流量（m3B57A50383B3345323B193820.答案以儲水池液面為h）揚(yáng)程（m允許吸上真空度m列柏努利方程Z+P/Pg+U/2g+h=Z+P/pg+U/2g+EhfZ=0,Z=6,P=0,P=()U=0Eh=h+h=4m11面，以塔頂為截面22,并以11面為基準(zhǔn)面,h=6+x10/(10X)+4=20(n)h=20(n)V=40m.h選3B33較合適。允許安裝高度Z允=H允-u/(2g)-Eh吸=5m實(shí)際安裝高度Z實(shí)=Z允=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)直管部分的入值均為。求：1 ）以流量Q和壓頭Hem表示的管路特性曲

12、線方程2 ）輸水量為15m3.h-1時，要求泵提供的有效功率（以kw計(jì)）Z均標(biāo)于圖中。D/21dj-0.250.0.2217n3ni答*(a)U=(d/dQ=U(n/4)dx60=he=20+(3+x20/U/2g+(2x+1+X260/U/2g=20+=20+=20+(b)Q=15/60=0.25m/minHe=20+x=20.04mNe=QHepg/60=xx1000X60=819w=9.現(xiàn)有一臺離心泵，銘牌上標(biāo)出允許吸上真空度H=6m,用來輸送20C的清水，已知吸入管路的全部阻力損失為mfO,當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?0mHO,若略去泵入口處的動壓頭。試計(jì)算此泵的允許安裝高度Hg為多少米答案Hg=Hs-U/2g-Ehf0=6-=4.0m實(shí)際安裝高度H實(shí)w=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4m3.h-1。油泵的總效率為，求泵的軸功率。某天，該油泵突然發(fā)生故障，于是開動一臺備用泵，其壓頭僅為原來泵的80%，冋此泵能輸送原油多少。輸送條件下,原油的密度為890kg.m,粘度為。設(shè)油庫和煉油貯罐均為常壓。答案該題條件下，油泵所耗功率完全用于克服管路阻力。A=(n/4)=0.0177mu=40/(3600x=0.63m.sRe=dup/卩=xx890/=21