《化工原理》第三版答案

緒論習(xí)題1） 1） 含水份52%的木材共120kg，經(jīng)日光照曬，木材含水份降至25%，問(wèn)：共失去水份多少千克？以上含水份均指質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。木材 木材 120(1-0.52)=(120-w)(1-0.25)照曬 w=43.2kg2）以兩個(gè)串聯(lián)的蒸發(fā)器對(duì) NaOH水溶液予以濃縮，流程及各符號(hào)意義如圖所示，F(xiàn)、G、E皆為NaOH水溶液的質(zhì)量流量，x表示溶液中含NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，W表示各蒸發(fā)器產(chǎn)生水蒸汽的質(zhì)量流量。若，，，，問(wèn)：W1、W2、E、x1各為多少？Wkg/sW2kg/s1NaOH水液 Gkg/s Ekg/sF=6.2Kg/s 蒸發(fā)器1 蒸發(fā)器2 X 2=0.30X0=0.105W 1:W2=1:1.15,X---(Wt),x 1,w1,w2,D,E=?對(duì)控制體I，NaOH物料衡算：Fx0=Ex2即 6.2 ×0.105=E×0.30 E=2.17kg/sW 1+W2=F-E=6.2-2.17=4.03kgW1=4.03/2.15=1.87kg/s ，W2=4.03-1.87=2.16kg/s對(duì)控制體II，總的物料衡算：G=F-W1=6.2-1.87=4.33kg/sFx=Gx即6.2×0.105=4.33x1,x=0.15021某連續(xù)操作的精餾塔分離苯與甲苯。原料液含苯0.45（摩爾分率，下同），塔頂產(chǎn)品含苯0.94。已知塔頂產(chǎn)品含苯量占原料液中含苯量的95%。問(wèn)：塔底產(chǎn)品中苯的濃度是多少？按摩爾分率計(jì)。[解]：DXDD0.940.95=FXF=F0.45D0.445,W0.545FF又F0.45D0.94WXW即0.450.450.940.545XWXW0.0413導(dǎo)熱系數(shù)的SI單位是W/(m·℃)，工程制單位是kcal/(m·h·℃)。試問(wèn)1kcal/(m·h·℃)相當(dāng)于多少W/(m·℃)？并寫出其因次式。1kcal/(m.h. 0C)=?J/(m.s.0C)寫出導(dǎo)熱系數(shù)的因次式。1kcal=4.187×103J,1h=3600s∴1kcal4.187103J1.163Wm.h.0C3600m.s.0Cm.0C令各基本因次為：M——質(zhì)量，L——長(zhǎng)度，T——溫度，——時(shí)間。導(dǎo)熱系數(shù)因次式M（L/2）L3T1MLL..T5)已知理想氣體通用常數(shù) 物理大氣壓·升/(摩爾·K)，試求采用J/(kmol·K)時(shí)R的數(shù)值。解：寫出以J/（kmolk）的單位為理想氣體通用常數(shù) R之值。5 2 -3 3∵1物理大氣壓=1.0133×10N/m，1升=10m∴R=0.08205物理大氣壓，升53（2)m3J8314.0.082051.01331010N/m摩爾，K103kmol.kkmol.K6）水蒸汽在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)可用如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：式中 D——擴(kuò)散系數(shù)，英尺 2/h；p——壓強(qiáng)，atm；T——絕對(duì)壓強(qiáng)，。試將上式改換成采用SI單位的形式。各物理量采用的單位是：2D—m/s，p—Pa，T—K。解:經(jīng)驗(yàn)公式的單位換算:1.46104T2.5DT441P物理量擴(kuò)散系數(shù)壓強(qiáng)絕對(duì)溫度原來(lái)單位英尺2/hatm0R后來(lái)單位2PaKM/s∵1英尺222-525/h=0.3048/3600m/s=2.58×10m/s,1atm=1.0133×10pa,溫差1k=1.80RD'(1)1.46104(1.8T')2.52.581051(1.8T')441P'(5)1.0133109.218104(T')2.5D'P'T'2457）在冷凝器中蒸汽與冷卻水間換熱，當(dāng)管子是潔凈的，計(jì)算總傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)式為：式中 K——總傳熱系數(shù)，Btu/(ft 2·h·℉)；u——水流速，ft/s 。試將上式改換成采用SI單位的形式。各物理量采用的單位是：K—W/(m·℃)，u—m/s。解：經(jīng)驗(yàn)公式的單位換算：110.00040268u0.8K物理量傳熱系數(shù)流速原來(lái)單位BUT/ft2.h.0F)ft/s后來(lái)單位W/（m2.K）m/s1BUT/(ft2.h.0F)=5.678W/(m2.K),1ft/s=0.3048m/s11K'(1/5.678)0.000400.8268(u'/0.3048)17.0451051K'3937(u')0.8《第一章 流體流動(dòng)》習(xí)題解答1某敞口容器內(nèi)盛有水與油。如圖。已知水及油的密度分別為1000和860kg/m3，解：h1=600mm，h2=800mm，問(wèn)H為多少mm？h1600mm,h2800mm,水103kg/m3油860kg/m3,h?8609.810.601039.810.801039.81hh1.32m有一幢102層的高樓，每層高度為4m。若在高樓范圍內(nèi)氣溫維持20℃不變。設(shè)大氣靜止，氣體壓強(qiáng)為變量。地平面處大氣壓強(qiáng)為760mmHg。試計(jì)算樓頂?shù)拇髿鈮簭?qiáng)，以mmHg為單位。dpgdz①解：293.2)1.190105p②p29/(8314②代入①，得P1

dp9.811.190105dz408p0P2Ln(p1/760) 9.81 1.190 105 408 0.04763, P1 724.7mmHg某水池，水深4米，水面通大氣，水池側(cè)壁是鉛垂向的。問(wèn)：水池側(cè)壁平面每3米寬度承受水的壓力是多少N？外界大氣壓為1atm。F4水gz)dz31.013105431039.8142/21.45105N3(P004．4．外界大氣壓為1atm，試按理想氣體定律計(jì)算0.20at（表壓）、20℃干空氣的密度。空氣分子量按29計(jì)。解：PM(1.0131050.200.81104)291.439Kg/m3RT8314293.25．5．有個(gè)外徑為R2、內(nèi)徑為R1為的空心球，由密度為ρ’的材料制成。若將該球完全淹沒(méi)在某密度為ρ的液體中，若球能在任意位置停留，試求該球的外徑與內(nèi)徑之比。設(shè)球內(nèi)空氣重量可略。解：(4/3)（R23R13)'g(4/3)R23gR2/R1(1/')1/36．6．為放大以U形壓差計(jì)測(cè)氣體壓強(qiáng)的讀數(shù)，采用傾斜式U形壓差計(jì)。如圖。指示液是ρ=920kg/m3的乙醇水溶液。氣體密度為1.20kg/m3。讀數(shù)R=100mm。問(wèn)p1與p2的差值是多少mmHg？解PP)gRsin200(9201.20)9.810.1sin200308.3Pa＝2.31mmHg:12(i采用微差U形壓差計(jì)測(cè)壓差。如圖。已知U形管內(nèi)直徑d為6mm，兩擴(kuò)大室半徑均為80mm，壓差計(jì)中用水和礦物油作指示液，密度分別為1000及860kg/m3。當(dāng)管路內(nèi)氣體壓強(qiáng)p與外界大氣壓p0相等時(shí)，兩擴(kuò)大室油面齊平，U形管兩只管內(nèi)油、水交界面亦齊平。現(xiàn)讀得讀數(shù)R=350mm，試計(jì)算：（1）氣體壓強(qiáng)p（表）。2）若不計(jì)擴(kuò)大室油面高度差，算得的氣體壓強(qiáng)p是多少？（3）若壓差計(jì)內(nèi)只有水而不倒入礦物油，如一般U形壓差計(jì)，在該氣體壓強(qiáng)p值下讀數(shù)R0為多少？解：①PP0(21)gR1gR(d/D)2(1000860)9.810.358609.812484.8Pa）0.35(6/160②PP0(21)gR(1000860)9.810.35480.7Pa③PP01gR0即484.810009.81R0R00.0493m7．7．某傾斜的等徑直管道內(nèi)有某密度ρ的液體流過(guò)。如圖。在管道的A、B截面設(shè)置了兩套U形壓差計(jì)測(cè)壓差，下測(cè)用的是一般U形壓差計(jì)，上測(cè)用的是復(fù)式U形壓差計(jì)，所用的指示液均為密度是ρ1的同一種液體。復(fù)式壓差計(jì)中兩段指示液之間的流體是密度為ρ的流過(guò)管道內(nèi)的液體。試求讀數(shù)R1與R2、R3的關(guān)系。解： ( i )gR1 (i )gR2 (i )gR3R1 R2 R3將水銀倒入到圖示的均勻管徑的U形管內(nèi)，水銀高度h1=0.25m。然后將水從左支管倒入，測(cè)得平衡后左支管的水面比右支管的水銀面高出 0.40m。試計(jì)算U形管內(nèi)水與水銀的體積比。解： R 1 =0.4mR 2h1=0.25m 1 1L=0.015mL習(xí)題9附圖如圖所示1--1為等壓面,’p1=p1水g(R1+R2)=水銀gR2103(0.4+R2)=13.6103R2R2=0.0317mV水銀=4d2(2h1+L)V水=4212V/Vd(R+R)0.25+0.015)/(0.4+0.0317)=1.19水銀水=(2h1+L)/(R1+R)=(22一直立煤氣管，在底部U形壓差計(jì)h1=120mm，在H=25m高處的U形壓差計(jì)h2=124.8mm。U形管指示液為水。管外空氣密度為1.28kg/m3。設(shè)管內(nèi)煤氣及管外空氣皆靜止，求管內(nèi)煤氣的密度。h2Hh1習(xí)題10附圖pp’22解：H’pp11p1－p1’=水gh1(1)p2－p2’=水gh2(2)減(2)，得(p1－p2)－(p’’)=水g(h1－h(huán)2)(3)1－p2其中p1－p2=煤gH，p1’－p2’=空gH，代入(3)式,得：煤gH－空gH=水g(h－h(huán))12即=(h－h(huán))/H＋=103(0.120－0.1248)/25＋1.28煤水空12=1.088kg/m311．以2”的普通壁厚的水煤氣鋼管輸送15℃的清水，水在管內(nèi)滿流。已知水流速u=1.5m/s，求水的質(zhì)量流量、質(zhì)量流速和體積流量。解：管子，查得外徑60mm,壁厚橫截面積A(/4)(0.06020.0035)22.206103m2水的密度999Kg/m3體積流量VuA1.52.2061033.309103m3/s質(zhì)量流量WUA1.52.20761039993.306Kg/s質(zhì)量流速Gu1.59991499kg/(sm2)212．如圖所示，質(zhì)量為3.5kg，面積為40×46cm的一塊木板沿著涂有油的斜面等速向下滑動(dòng)。已知v=1.2m/s，σ=1.5mm（油膜厚度）。求滑油的粘度。13 512v13解：512VG從受力分析Gsin=Amgsin=Amgsin5=A=3.59.8113/(404610-4)=71.77N/m2dvV=dy==V=71.771.510-3/1.2=0.0897Pas13．以壓縮空氣將某液體自儲(chǔ)槽壓送到高度H=5.0m、壓強(qiáng)p2為2.5at（表壓）3的容器內(nèi)，如圖。已知液體密度ρ=1800kg/m，流體的流動(dòng)阻力為 4.0J/kg。問(wèn)：解：H表）35.0m,P22.5at(,1800kg/mhf4.0J/kg,P1?P1gHP2u22hf(略去u22)22P1(表)1800(9.812.59.811045.018004.0)3.407105Pa314．水以70m/h的流量流過(guò)傾斜的異徑管通。如圖。已知小管內(nèi)徑dA=100mm，大管內(nèi)徑dB=150mm，B、A截面中心點(diǎn)高度差h=0.3m，U形壓差計(jì)的指示液為汞。若不計(jì)AB段的流體流動(dòng)阻力，試問(wèn)：U形壓差計(jì)哪一支管內(nèi)的指使液液面較高？R為多少？(Pm)AUA2(Pm)BUB2①解：22(Pm)A(Pm)B(i)gR②UA70/36002.48m/sUB70/36001.10m/s(/4)(0.15)2/4)(0.15)2(（i)gRUB2UA2由①，②式得2（322即13.61.0)109.81R1.102.4810320.020m,可見(jiàn)，左支管內(nèi)指示液位比右支管內(nèi)的高。15．水以-43的流量流經(jīng)由小至大的管段內(nèi)。如圖。小管內(nèi)徑d1=20mm，6.4×10m/s大管內(nèi)徑d2=46mm。欲測(cè)1、2兩截面處水的壓差，為取得較大的讀數(shù)R，采用倒U形壓差計(jì)。已知壓差計(jì)內(nèi)水面上空是ρ=2.5kg/m3的空氣，讀數(shù)R=100mm。求水由1至2截面的流動(dòng)阻力∑h。f解：U16.41042.037m/s/4)(0.020)2(U26.41040.385m/s/4)(0.046)2((Pm）2（Pm)1(i)gR(10002.5)9.810.10978.5Pahf(Pm)1(Pm）2U12978.52.03720.3852U2210321.02J/kg16．水從噴嘴口1-1截面垂直向上噴射至大氣。如圖。設(shè)在大氣中流束截面保持圓形，已知噴嘴內(nèi)直徑d1=20mm，出噴嘴口水流速u1=15m/s。問(wèn)：在高于噴嘴出口5m處水流的直徑是多大？忽略摩擦阻力。解：1--1與2--2之間列柏努利方程22gz1＋u12/2＋p1/=gz2＋u22/2＋p2/z1=0，z2=5m，p1=p2u122/2=gz2＋u2/22/2=9.81×211155＋u2/2u2=11.26m/s又，ud2=ud2習(xí)題16附圖22112=(u1/u2)1/2d1=15/1126.0.020=0.0231md317．高、低水庫(kù)的水面高度差 H=42m，水流量為30m/s，水流的總阻力為 4.5mH2O。如圖。已知透平的效率η=0.78，試計(jì)算透平的輸出功率。解：u1=u2=0，p1=p2，z2=0，11z1=H=42m1--1與2--2間列柏努利方程Hgz1u12/2p1/Ws=gz2u22/2p2/hfW=－gzhs1f=－9.8142＋4.59.81103/10322=－368J/kgasV=37N=W－3683010=1.1010We=Na=1.101076W=8.61103kWN0.78=8.611018．某水溶液在圓直、等徑管內(nèi)層流動(dòng)。管內(nèi)半徑為 R。設(shè)測(cè)點(diǎn)流速的探針頭位置與管軸線的距離為r。問(wèn)：測(cè)點(diǎn)相對(duì)位置r1/R為多少時(shí)該點(diǎn)的點(diǎn)流速等于平均流速？解：一般式：VVmax[1(r/R)2]令r1/R時(shí)，V1UVmax/2即Vmax/2Vmax[1(r1/R)2]r1/R2/20.70719．以水平圓直管輸送某油品。管內(nèi)徑為 d1，管兩段壓差為。因管道腐蝕，擬更換管道。對(duì)新裝管道要求如下：管長(zhǎng)不變，管段壓降為原來(lái)壓降的0.75，而流量加倍。設(shè)前后情況流體皆為層流。問(wèn)：新管道內(nèi)徑d2與原來(lái)管內(nèi)徑d1之比為多少？解：層流P32ulvd2d4P20.75V2(d1)4P1V1d2d21.28d120．在機(jī)械工程中常會(huì)遇到流體在兩平行固體壁的間隙中作一維定態(tài)流動(dòng)的情況。如圖。設(shè)流動(dòng)為層流。設(shè)間隙厚為 2y0，試證流體沿 y軸向點(diǎn)流速呈如下拋物線規(guī)律分布：解：對(duì)長(zhǎng)度L，高度y，寬度為1的流體元作受力與運(yùn)動(dòng)分析 :(dPm)Ly(dVL)0即：dV(dPm)1ydydxdydx1(dPm)yCdx2又yy0,V0,C1(dPm)(y02y2)dxV1(dPm)(y02y2)2dx21．粘度為μ，密度為ρ的液體沿鉛垂向平壁膜狀流下。如圖。設(shè)液體層流流動(dòng)，液膜厚度為δ，平壁寬度為B。試推導(dǎo)任一流動(dòng)截面上液體點(diǎn)流速v隨y的變化g3規(guī)律，并證明平均流速3解：取寬為B,長(zhǎng)為dx,高為y的流體元作受力與運(yùn)動(dòng)分析:(Bdxy)g(dVBdx)0dy即:dVgydy.Vgy2C2又y,V0,Cg2Vg(2y2)22gB(2y2)dyVgB(33gB3dVVBdy)2233Vmg3U3串聯(lián)兩管1、2，d1=d2/2，L1=80m，Re1=1600，hf1=0.54m液柱，hf2=56mm液柱，求L2。局部阻力可略。4V1解：∵Re=dd，Re/Re,1=d1/d2=1/2，,2Re,2=Re,1/2=1600/2=800，兩管內(nèi)皆為層流又，hf=32ul/(gd2)h/h=(d/d)4/l12l1f,2f,12l2=133m

22)l/d432Vl/(4dgd4即56/540=(1/2)/80l2原1=920kg/m3，1=1.30P，現(xiàn)2=860kg/m3，2=1.15P，層流，W2/W1=1.30求：pf1/pf2。局部阻力不計(jì)。W解：層流，ful/d2Wl/(422)p=32=32dd115.920f,2f,121)2112)=130.1.30860=1.23p/p=(/(W/W)(/24)24)某牛頓型流體在圓、直、等徑管內(nèi)流動(dòng)，在管截面上的速度分布可表達(dá)為v=24y200y2，式中：y截面上任一點(diǎn)至管壁的徑向距離，m；v該點(diǎn)的點(diǎn)流速，m/s。試求：(1)管半徑中點(diǎn)處的流速。(2)管壁處的剪應(yīng)力。該流體的粘度為0.045Pas。解：若為層流，v=vmax－(r/R)2]=vmax222]=vmax2[1[(R－r)/R(R－r)(R+r)/R=vmaxy(2R－y)/R2=2vmaxy/R－vmaxy2/R2可見(jiàn)，該流型為層流2vmax/R=24，vmax/R2=200，二式相除，得(vmax/R2)/(2vmax/R)=1/(2R)=200/24R=0.06m，v=24y－200y2=(240.03)－(2000.032)i.y=0.06/2=0.03m=0.54m/sii.dv/dy=24－400y,dv/dyy=0=24w=(dv/dy)y=0=0.04524=1.08N/m2W=35T/h，H=20m，1084mm，=2840cP，=952kg/m3，=50%，N=85kW，求包括局部阻力當(dāng)量管長(zhǎng)的總管長(zhǎng)。解：W=35T/h=35103kg/hd=108－42=100mm=0.1m，=2840cP=2.84PasNe=N=851030.5=4.25104WWs=Ne/W=4.254103103600/(35)=4371J/kg1--1與2--2間列柏努利方程2/+W=gz+u2/2+p/+hgz+u/2+p12211s2fz1=0，z2=H=20m，u1=u2=0，p1=p2Ws=gH+ hff=Ws－gH=4371－9.8120=4175J/kghVWu=A=A=35103/(360095240.12)=1.30m/sdu010.130.952Re==2.84=43.62000層流64Re=436.=1.47llefd2∵h(yuǎn)=u/2hfd4175010.lle=2/u2=147.2/1.302=336m26．某有毒氣體需通過(guò)一管路系統(tǒng)。 現(xiàn)擬用水在按1/2尺寸縮小的幾何相似的模型管路系統(tǒng)中做實(shí)驗(yàn)予估實(shí)際氣流阻力。實(shí)際氣體流速為3 21.30kg/m，運(yùn)動(dòng)粘度為 0.16cm/s。實(shí)驗(yàn)用水的密度為

20.5m/s，密度為1000kg/m3，運(yùn)動(dòng)粘度為0.01cm2/s。為使二者動(dòng)力相似，水流速應(yīng)為多少？若模型實(shí)驗(yàn)測(cè)得流動(dòng)阻力為15.2J/kg，實(shí)際氣體的流動(dòng)阻力是多少？欲滿足動(dòng)力相似，必須 Re,其=Re,水，設(shè)氣體管徑為d,d20.5（d/2)U水)水()氣（U水2.56m/s即0.160.01動(dòng)力相似，必EU,氣EU,水，EUPmhfU2U2即(hf(15.22)水hf,氣974.7kJ/kg2)氣20.52..5627．某實(shí)驗(yàn)室擬建立流體通過(guò)圓直、等徑管內(nèi)的阻力測(cè)試裝置，有兩個(gè)方案，一個(gè)方案是采用20℃清水為工質(zhì)，水流速不超過(guò)3.0m/s；另一方案以p=1atm、20℃空氣（按干空氣計(jì)）為工質(zhì)，流速不超過(guò)25.0m/s，要求最大。問(wèn)：兩方案需要的管內(nèi)徑各為多少？若管子絕對(duì)粗糙度皆為 0.1mm，二者管長(zhǎng)與管內(nèi)徑之比都是 150，采用以上算得的管徑（需按無(wú)縫鋼管選接近的規(guī)格），問(wèn)：二者最大流速時(shí)管路阻力各為多少？①方案一：1000kg/m3,1CP,u3.0m/sRe105d3.01000d0.0333m0.001采用361mm,無(wú)縫鋼管，/d0.1/342.94103時(shí)，Re0.0343.03/1031.025U3.0m/s1010查得0.0274hf1u20.02741503218.4J/kgd22②方案二：1.205kg/m3,1.81105Pas,u25m/sRe105d251.205d0.060m1.81105采用683mm,無(wú)縫鋼管，/d0.1/621.61103U25m/s時(shí)，Re0.062251.205/(1.81105)1.03105查得0.024hf1U20.0241502521125J/kgd2228． 試 證 明 流 體 在 圓 管 內(nèi) 層 流 時(shí) ， 動(dòng) 能 校 正 系 數(shù)。解：1V3dA(A流動(dòng)面積，AR2)U3A層流：VVmax[1(r/R)2],UVmax/2R3R12Vmax2]3rdr{Vmax[1(r/R)2]}32rdr[1(r/R)U3A0U3A0令r/Rsin,則1(r/R)2Cos2,當(dāng)r0,0;rR,/23/22VmaxCos6)(RCosd)U3A0(Rsin32/22VmaxRdCosCos7U3A0其中Cos801/88/22(2U)3R228U3R229．試按 規(guī)律推導(dǎo)湍流的值。VSRrdrR(11V22Vmaxr/R)7rdr00令1r/Rx,rR(1x），drRdx012R2Vmax1VS2Vmax1x7R(1x)(Rdx)(x1/7x8/7)dx0其中7x8/7715/717749[x]8151208150則UVS24949VmaxR2Vmax1206030．某牛頓型流體在圓、直、等徑管內(nèi)流動(dòng)，管子內(nèi)半徑為 50mm。在管截面上的流速分布可表達(dá)為，式中：y——截面上任一點(diǎn)至管壁的徑向距離，m；v——該點(diǎn)的點(diǎn)流速，m/s。試求：（1）流型；（2）最大點(diǎn)流速vmax。R r解：設(shè)v=vmax(1－r/R)1/6maxR)1/6=v(又∵vmax/R1/6=vmax/(0.050)1/6=2.54

(vmax/R1/6)y1/6，故該流型為湍流。max=1.54m/s31．某直管路長(zhǎng)20m，管子是1”普通壁厚的水煤氣鋼管，用以輸送38℃的清水。新管時(shí)管內(nèi)壁絕對(duì)粗糙度為0.1mm，使用數(shù)年后，舊管的絕對(duì)粗糙度增至0.3mm，若水流速維持1.20m/s不變，試求該管路舊管時(shí)流動(dòng)阻力為新管時(shí)流動(dòng)阻力的倍數(shù)。解：①新管：Re0.0271.20992.9/(0.6814103)4.72104/d0.1/273.70103,查得0.041hf201.2020.0296215.8J/kg0.027②舊管:Re4.72104,/d0.3/270.011.查得0.041hf0.041201.20221.9J/kg0.0272舊管阻力/新管阻力21.9/15.81.3932．某流體在光滑圓直管內(nèi)湍流流動(dòng)，設(shè)摩擦系數(shù)可按布拉修斯公式計(jì)算?，F(xiàn)欲使流量加倍，管長(zhǎng)不變，管內(nèi)徑比原來(lái)增大20%，問(wèn)：因摩擦阻力產(chǎn)生的壓降為原來(lái)的多少倍。解：hf8lV20.31648lV2V1.752d54V0.252d5d4.75)(d當(dāng)V2則hf2(V2)1.75d1)4.7521.751.412V1,d21.2d1.hf1V1(1.24.75d233．如圖所示，某液體在光滑管中以u(píng)=1.2m/s流速流動(dòng)，其密度為920kg/m3，粘度為0.82cP。管內(nèi)徑為50mm，測(cè)壓差管段長(zhǎng)L=3m。U形壓差計(jì)以汞為指示液。試計(jì)算R值。1L2 2R習(xí)題33附圖解：在1--1與2--2間列柏努利方程：2/=gz+u2/+h或(p－p)/=h(u=u)gz+u/2+p122/2+p211fm,1m,2f12l(i－)gR/=(0.3164/Re0.25)2/2dudu其中Re==0.051.2920/(0.8210-3)=6.73104則(13.6-0.92)1039.81R/920=[0.3164/(6.73104)0.25](3/0.050)(1.22/2)R=6.2810-3m34．有一高位水槽，其水面離地面的高度為H。如圖。水槽下面接有2”普通壁厚水煤氣鋼管130m長(zhǎng)，管路中有1只全開(kāi)的閘閥，4只全開(kāi)的截止閥，14只標(biāo)準(zhǔn)90°彎頭。要求水流量為10.5m3/h，設(shè)水溫20℃，ε=0.2mm，問(wèn)：H至少需多少米？解：管子規(guī)格：603.5mm,d53mmU10.5/36001.32m/s,Re0.0531.32103/0.0017.0104(0.053)24/d0.2/533.77103，查得0.0292截止閥（全開(kāi)）＝，＝6.4le17m閘閥（全開(kāi)）＝，＝0.17le0.34m900標(biāo)準(zhǔn)彎頭＝0.75，le＝1.6m突然縮?。ˋ小/A大）＝00.5方法一：gH1.3220.02921300.34417141.61.3221.520.0532H10.93m方法二：gH1301.322＋（0.1746.414＋）1.32220.0532H9.71m35．承第34題，若已知H=20m，問(wèn)水流量多少3？m/h解：設(shè)0.0299.8120(1.51300.34417141.6U21.79m/s0.0290.053)2,URe0.0531.79103/0.0019.49104,/d0.2/533.77103.查得0.029所設(shè)正確，計(jì)算有效。V(0.053)21.79360014.2m3/h436．有兩段管路，管子均為內(nèi)徑 20mm、長(zhǎng)8m、絕對(duì)粗糙度0.2mm的直鋼管，其中一根管水平安裝，另一根管鉛垂向安裝。若二者均輸送20℃清水，流速皆為1.15m/s。豎直管內(nèi)水由下而上流過(guò)。試比較兩種情況管兩端的額修正壓強(qiáng)差與壓強(qiáng)差。要用計(jì)算結(jié)果說(shuō)明。解：32.3104,/d0.2/200.01,查得0.0405Re0.0201.1510/0.001hf0.040581.152（與管向無(wú)關(guān)）20.020①水平管：Pm,1Pm,2P1P2Pm,1U12Pm,2U22hf(U1U2)22Pm,1Pm,2P1P2hf100010.71.071.07104Pa②鉛垂管。流體向上流動(dòng)：Pm,1Pm,21.07104Pa(計(jì)算同①）Pm,1Pm.,2(P1gZ1)(P2gZ2)P1P2(Pm,1Pm,2)g(Z2Z1)1.071041039.8188.92104Pa37．有A、B兩根管道并聯(lián)。已知：lA=8m，dA=50mm，lB=12m，dB=38mm（上述l中包含了局部阻力，d指內(nèi)徑）。流體工質(zhì)是常壓、20℃的空氣（按干空氣計(jì)）?？偭髁渴?00kg/h。問(wèn)：B管的質(zhì)量流量是多少？分支點(diǎn)與匯合點(diǎn)的局部阻力可略。ε皆為0.2mm。[解]空氣：1.205kg/m3,1.81105PasA管：/dA0.2/500.004,在阻力平方區(qū)，A0.0285B管：/dB0.2/385.26103,在阻力平方區(qū)，B0.031設(shè)A0.0285,B0.031WAdA5BlB(50/89)50.031122.54WBdB5lA0.02858AWA200(2.54/3.54）143.5Kg/hRe,A4143.5/36005.614,/d0.004,查得'0.03020.0501.8110510AWB200143.556.5kg/hRe,B456.5/360052.91104,/dB5.26103,查得'B0.0340.0381.8110再設(shè)A0.0302,B0.034,算得WA/WB2.58WA144Kg/h,WB56kg/h,Re,A5.63104,查得‘0.0302,Re,B2.88104,查得'B0.034因核算得的A,B值與原設(shè)的一致，故WA144Kg/h,WB56Kg/h38．某水塔供水流程如附圖的a)圖所示，管長(zhǎng)為L(zhǎng)。現(xiàn)需增加50%的流量，擬采用b)流程。b)流程中各管管徑均與a)流程的相同，其L/2管長(zhǎng)為兩管并聯(lián)。設(shè)局部阻力不計(jì)，所有管內(nèi)流體流動(dòng)的摩擦系數(shù)λ值均相等且為常數(shù)。問(wèn)：b)方案能否滿足要求。解：(A)H8lV12(B)H8(1/2)(V2/2)28(1/2)V222gd52gd52gd522 1V2 1 2V1 V2,V2 1.265V1(B)不滿足流量增加5000的要求。39．某七層的宿舍樓，第四至第七層樓生活用水均來(lái)自房頂水箱。 如圖。若總輸11

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''水管為 2 普通壁厚水煤氣鋼管，各層樓自來(lái)水支管為 2 普通壁厚水煤氣鋼管。所用的閥皆為截止閥。水箱內(nèi)水深 2m。有關(guān)尺寸示于附圖。試計(jì)算：（ 1）只開(kāi)七樓的閥且閥全開(kāi)時(shí)，V7為多少？（2）當(dāng)四樓及七樓的閥都全開(kāi)，五、六樓的閥全關(guān)，V4及V7及各為多少？計(jì)算支管阻力時(shí)只計(jì)入局部阻力，直管阻力可略。設(shè)λ皆為0.040。解：總管為483.5mm,d總41mm.支管為21.252.75mm,d15.75mm,全開(kāi)閥門閥，6.4;突然縮?。ˋ小/A大），00.5,三通（直入旁出）,Le1.2m;三通（直通），Le0.35m①只開(kāi)七樓得閥：總管U(15.75/41)2U70.1476U79.814.2(6.40.041.2U27(0.50.042.2(0.1476U7)21))20.0157520.041U72.81m/sV75.47104m3/s②只開(kāi)四七樓的閥:.2.2)8(V24V7)2(9.8115.6)(0.50.0440.041(0.041)(6.40.041.21)8V72(9.8111.4)2(0.01575)40.0157511.430.358V424(6.40.041.21)8V42(0.040.041)2(0.041)0.0157524）(0.01575化簡(jiǎn)，得153.047.59105(V4V7)2111.81.376108V721.411108V42經(jīng)試差得：V41.035103m3/s,V75.348104m3/s40．用離心泵將水由水槽送至水洗塔內(nèi)。水槽敞口。塔內(nèi)表壓為0.85at。水槽水面至塔內(nèi)水出口處垂直高度差22m。已知水流量為42.5m3/h，泵對(duì)水作的有效功為321.5J/kg，管路總長(zhǎng)110m（包括局部阻力當(dāng)量管長(zhǎng)），管子內(nèi)徑100mm。試計(jì)算摩擦系數(shù)λ值。解：1--1與2--2間列柏努利方程：gz1+u12/2+p1/+Ws=gz2+u22/2+p2/+hfz=0，z=22m，u=0，p(表)=01211V2A=42.5/(40.123600)=1.50m/su=p2=0.85at=0.859.81104=8.34104Pa=gz+u2/2+p/+h即321.5=9.8122+1.502/2+8.344310/10+h212ffsf=21.2J/kghlle110hf=du2/2=01.1.502/2=21.2=0.0171221 141．35℃的水由高位槽經(jīng)異徑收縮管向下流動(dòng)。 如圖。若不考慮流動(dòng)阻力，為保證水在流經(jīng)收縮管時(shí)不發(fā)生汽化現(xiàn)象， 收縮管的管徑應(yīng)限制在多大尺寸以上？當(dāng)3地大氣壓為1atm，35℃的水的密度為 994kg/m，飽和蒸汽壓為5.62kPa。H=12m，1 12 2Hhd 33習(xí)題41附圖解：1] “1--1”至“3--3”列柏努利方程gz1+p1/ +u12/2=gz3+p3/ +u32/2p1=p3，z3=0，u1=03=2gz1=29.8112=15.3m/su2]“2--2”至“3--3”列柏努利方程gz2+p2/+u22/2=gz3+p3/+u32/22截面剛液體汽化時(shí)，p2=5.62kPa，則9.818+5.623252/210/994+u2/2=1.01310/994+15.32=16.4m/su22223]∵u3d3即15.3=u2d2150=16.4d2d2=145mm42．如附圖所示，水泵抽水打進(jìn)B、C水槽。已知各管內(nèi)徑相等，且A—B段、A—C段和OA段（不包括泵內(nèi)阻力）的管道長(zhǎng)與局部阻力當(dāng)量管長(zhǎng)之和相等。設(shè)摩擦系數(shù)λ值皆相同，過(guò)程定態(tài)。求 。C水BVCA 水VB8.0m 5.0mO習(xí)題42附圖解：由“AB”與“AC”可列下式2EA－EC=VC222EA－EB=VBEC－EB=(VB－VC)代入數(shù)據(jù)：9.81(8.0－5.0)=(V22B－V)C即：29.4=由“OB”得22Ws=EB+(VC+VB)+VB代入數(shù)據(jù)：150=9.815.0+即：101=(VC+VB)2+101

(V22??(1)B－V)C(V+V)2+V2CBBVB2 ??(2)(2)/(1)，得29.4CB22B222CB2[(V+V)+V]/(V－V)=[(V/V+1)+1]/[1－(V/V)]解得：VC/VB=0.38743．在φ108×4mm的圓直管內(nèi)用畢托管測(cè)點(diǎn)流速。已知管內(nèi)流體是平均分子量為35的混合氣體，壓強(qiáng)為200mmHO（表壓），外界大氣壓為1atm，氣溫為32℃，氣體粘度為0.02cP。在測(cè)管軸心處vmax時(shí)，U形壓差計(jì)讀數(shù)R為10mm，壓差計(jì)指3示液為水。問(wèn)：管內(nèi)氣體流量是多少 m/h?解：(0.201039.811.013105)351.43kg/m38314(27332)Vmax2(i)gR2(10001.43)9.810.0101.4311.7m/sRmax38.37104,查得U0.810.20103VmaxV0.129.483600268m3/hU0.8111.99.48m/s444．在內(nèi)徑為50mm的圓直管內(nèi)裝有孔徑為25mm的孔板，管內(nèi)流體是25℃清水。按標(biāo)準(zhǔn)測(cè)壓方式以U形壓差計(jì)測(cè)壓差，指示液為汞。測(cè)得壓差計(jì)讀數(shù)R為500mm，求管內(nèi)水的流量。V22(13.61)9.810.503.381033/s4(0.025）0.621mRe143.3810399710009.60104,m0.250.0500.8937查的CO0.62,原設(shè)正確，計(jì)算有效。某轉(zhuǎn)子流量計(jì)，刻度是按常壓、20℃空氣實(shí)測(cè)確定的?，F(xiàn)用于測(cè)常壓下15℃的氯氣，讀得刻度為2000。已知轉(zhuǎn)子的密度為2600kg/m3，問(wèn)：氯氣流量多少？解：1.013105713.0kg/m3c12(273）831415Vr2000(26003.0)1.201264l/h3.0(26001.20)46．已知某容器的容積33V=0.05m，內(nèi)儲(chǔ)壓縮空氣，空氣密度為8.02kg/m。如圖。2在打開(kāi)閥門時(shí)，空氣以285m/s流速?zèng)_出，出口面積A=65mm。設(shè)容器內(nèi)任一時(shí)刻空氣性質(zhì)是均勻的。外界大氣密度為1.2kg/m3。求打開(kāi)閥門的瞬時(shí)容器內(nèi)空氣密度的相對(duì)變化率。[解]AU0dtV1ddAU0651062851.29.73104dtV10.058.02《第二章流體輸送機(jī)械》 習(xí)題解答1）某盛有液體的圓筒容器，容器軸心線為鉛垂向，液面水平，如附圖中虛線所示。當(dāng)容器以等角速度ω繞容器軸線旋轉(zhuǎn)，液面呈曲面狀。試證明：①液面為旋轉(zhuǎn)拋物面。② 。③液相內(nèi)某一點(diǎn)（r，z）的壓強(qiáng)。式中ρ為液體密度。解題給條件下回旋液相內(nèi)滿足的一般式為2Pgzr2C2（常量）取圓柱坐標(biāo)如圖，當(dāng) Z=0,r=0,P=P0,∵C=P02pgzr2p02故回旋液體種，一般式為①① 液面為P=P0的等壓面2r22r2gz0,Z22g，為旋轉(zhuǎn)拋物面2R2H②2gR2h0r2r2R43dr0Z2rdrr又g04gR2即：h0=4g∴H=2h0③某一點(diǎn)（r,Z）的壓強(qiáng)P:PP0gh2r2P0g(2r2Z)22g2）直徑0.2m、高0.4m的空心圓桶內(nèi)盛滿水，圓筒定該中心處開(kāi)有小孔通大氣，液面與頂蓋內(nèi)側(cè)面齊平，如附圖所示，當(dāng)圓筒以800rpm轉(zhuǎn)速繞容器軸心線回旋，問(wèn)：圓筒壁內(nèi)側(cè)最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的液體壓強(qiáng)各為多少？2Pgz2r2C解取圓柱坐標(biāo)如圖，當(dāng) Z=0,r=0,P=P0,∴C=P02pgzr2p02故回旋液體種，一般式為B點(diǎn)：21000(8002)2PBP0R20.123.51104PaZ=0,r=R=0.1m,2260C點(diǎn):Z=-0.4m,r=0.1m,21000(8002)2PCP0gZr210009.81(0.4)0.123.90104Pa22603）以堿液吸收混合器中的 CO2的流程如附圖所示。已知：塔頂壓強(qiáng)為0.45at3（表壓），堿液槽液面與塔內(nèi)堿液出口處垂直高度差為10.5m，堿液流量為10m/h，輸液管規(guī)格是φ57×3.5mm，管長(zhǎng)共45m（包括局部阻力的當(dāng)量管長(zhǎng)），堿液密度 ，粘度，管壁粗糙度。試求：①輸送每千克質(zhì)量堿液所需軸功，J/kg。②輸送堿液所需有效功率， W。WSghP2P0(lle1)U2J/Kg解①d210U36001.41m/s(0.050)24Re0.0501.4112004.2310421030.241030.031d,查得50WS9.8110.50.459.81104(0.031451)1.412168.5J/Kg∴12000.0502②NeWS101200168.5561.7WVP36004）在離心泵性能測(cè)定試驗(yàn)中，以2泵汲入口處真空度為220mmHg，以孔板流量計(jì)及U形壓差計(jì)測(cè)流量，孔板的孔徑為35mm，采用汞為指示液，壓差計(jì)讀數(shù) ，孔流系數(shù)，測(cè)得軸功率為1.92kW，已知泵的進(jìn)、出口截面間的垂直高度差為 0.2m。求泵的效率η。He(Z2Z1)P2P11.29.81104220133.3解g0.210009.8115.2mVd02C02()gR(0.035)20.632(13.61)9.810.858.79103m3/s441NeVPgHe8.791031039.8115.21.31103WNe1.3168.200Nm1.925）IS65-40-200型離心泵在 時(shí)的“揚(yáng)程～流量”數(shù)據(jù)如下：Vm3/h7.512.515Hm13.212.511.8e用該泵將低位槽的水輸至高位槽。輸水管終端高于高位槽水面。已知低位槽水面與輸水管終端的垂直高度差為4.0m，管長(zhǎng)80m（包括局部阻力的當(dāng)量管長(zhǎng)），輸水管內(nèi)徑40mm，摩擦系數(shù)法求工作點(diǎn)流量。

。試用作圖解管路特性曲線：'H8lvs24.0280.028024.01.29106VsHe02gd59.810.0405Vs將流量的單位改為m3/h,以V表示以便同泵的特性曲線一致，則He'4.01.29105(V)24.00.0995V23600He'~V"計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果列于下表：Vm3/h7.512.515H’em9.6019.526.4Hem13.212.511.8由作圖法得，工作點(diǎn)流量 V=9.17m3/h6）IS65-40-200型離心泵在 時(shí)的“揚(yáng)程～流量”曲線可近似用如下數(shù)學(xué)式表達(dá)：e3，式中H為揚(yáng)程，m，V為流量，m/h。試按第5題的條件用計(jì)算法算出工作點(diǎn)的流量。泵的特性曲線：He13.678.30103V2管路特性曲線：He'4.00.0995V2[解]令HeHe',解得V9.47m3/h7）某離心泵在 時(shí)的“揚(yáng)程～流量”關(guān)系可用 表示，式中He為揚(yáng)程，m，V3為流量，m/h?，F(xiàn)欲用此型泵輸水。已知低位槽水面和輸水管終端出水口皆通大氣，二者垂直高度差為8.0m，管長(zhǎng)50m（包括局部阻力的當(dāng)量管長(zhǎng)），管內(nèi)徑為340mm，摩擦系數(shù) 。要求水流量15m/h。試問(wèn)：若采用單泵、二泵并連和二泵串聯(lián)，何種方案能滿足要求？略去出口動(dòng)能。[解]管路特性曲線：He'8.0280.02505VS28.08.07105VS29..810.0408.00.0623V2,m(單位：VSm3/s,Vm3/h)①單泵：13.678.30103V2HeHe'8.00.0623V2令HeHe'解得V8.96m3/h②二泵串聯(lián)：He，串2(13.678.30103V227.341.66102V2He'8.00.0623V2令串',解得串15.7m3/hHe,HeV③二泵并聯(lián)：3232He,并13.678.3010）13.672.07510V并(V并/2He'8.00.0623V2令H并He',解得V并9.38m3/he,可見(jiàn)，只有二泵串聯(lián)可滿足V3的要求。15m/h8）有兩臺(tái)相同的離心泵，單泵性能為3，m，式中V的單位是m/s。當(dāng)兩泵并聯(lián)操作，可將6.5l/s 的水從低位槽輸至高位槽。兩槽皆敞口，兩槽水面垂直位差13m。輸水管終端淹沒(méi)于高位水槽水中。問(wèn)：若二泵改為串聯(lián)操作，水的流量為多少？[解]并聯(lián)：揚(yáng)程He,并459.2105(6.5103235.3m）2管路特性方程：'13K(6.51032He），He'35.3mK5.28105串聯(lián)：He,串（9.21052245VS)He'135.28105VS2令He,串He',解得VS5.70103m3/s9）承第5題，若泵的轉(zhuǎn)速下降8%，試用作圖法畫出新的特性曲線，并設(shè)管路特性曲線不變，求出轉(zhuǎn)速下降時(shí)的工作點(diǎn)流量。[解] 設(shè)原來(lái)轉(zhuǎn)速為n，后來(lái)轉(zhuǎn)速n’=0.92n,前后各有關(guān)參量的關(guān)系為：V'/Vn'/n,He'/He(n'/n)2可由原來(lái)的（He,V）數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)算出新轉(zhuǎn)速時(shí)的（H’eV’）數(shù)據(jù)，如下表所示：轉(zhuǎn)速nVm3/h7.512.515Hm13.212.511.8e’V’m3/h6.911.513.8轉(zhuǎn)速nH’em11.1710.589.99管路特性曲線：3①要求流量12m/h，此泵能否使用？②若靠關(guān)小閥的方法滿足上述流量要求，出因關(guān)小閥而消耗的軸功率。已知該流量時(shí)泵的效率為0.65。H=4.0+0.0995V23m,(V—m/h),e可作圖法得（V,H’’）,數(shù)據(jù)如下：（6.9,8.74）,(11.5,17.16),(13.3,22.9)e由作圖法得，工作點(diǎn) V=8.8m3/h10）用離心泵輸送水，已知所用泵的特性曲線方程為：。當(dāng)閥全開(kāi)時(shí)的管路特性曲線方程：解:(1)H=36－0.02V2eH‘=12＋0.06V2e(2)3當(dāng)V=12m/h0.06122=20.64m

3（兩式中He、He’—m，V—m/h）。問(wèn)：求’3適用∵He=He，解得V=17.3m/hHe=360.02122=33.12m，He‘=12＋0.06V2=12＋HeVg1210009.81(3312.20.64)N627.8W0.65360011）用離心泵輸水。在 n=2900r/min 時(shí)的特性為He=36－0.02V2，閥全開(kāi)時(shí)管路特性為He’12＋0.06V2(兩式中He、He’--m,V--m3/h)。試求：①泵的最大輸水量；②要求輸水量為最大輸水量的85%，且采用調(diào)速方法，泵的轉(zhuǎn)速為多少？解：(1)He=360.02V2H’2’3e=12+0.06V∵He=He，解得V=17.3m/h(2)V’=0.85V=14.7m3/h，令調(diào)速后轉(zhuǎn)速為nr/minHnnV’=(2900)2HV’=2900泵:(29002/n2)H’=360.02(29002/n2)V’2H’=36n2/(29002)0.02V’23當(dāng)V=14.7m/h則H’=(n2/29002)360.0214.72He’=12+0.06V’2=12+0.0614.72=24.97m’由H=H，解得n=2616r/minee12)12)用泵將水從低位槽打進(jìn)高位槽。兩槽皆敞口，液位差55m。管內(nèi)徑158mm。當(dāng)閥全開(kāi)時(shí)，管長(zhǎng)與各局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度之和為1000m。摩擦系數(shù)0.031。泵的性能可用He=131.8－0.384V表示(He--m,V--m3/h)。試問(wèn)：①要求流3，選用此泵是否合適？②若采用上述泵，轉(zhuǎn)速不變，但以切割葉量為110m/h輪方法滿足3流量要求，以’110m/hD、D分別表示葉輪切割前后的外徑，問(wèn)D’/D為多少？2解：(1)管路He=H0+KV252422=z+[8(l+le)/(gd)]Vs=55+2.60110Vs=55+0.00201V=55+[80.0311000/(29.810.1585)]Vs2由He=131.80.384VHe=55+0.00201V2得V=122.2m3/h110m3/h適用(2)H=(D/D’)2H’V=(D/D’)V’切削葉輪后：(D/D’)2H’=131.80.384(D/D’)V’即H’=(D’/D)2131.80.384(D’/D)V’V=1103時(shí)，H’=(D’/D)2131.80.384(D’/D)V’=(D’m/h2’/D)110/D)131.80.384(D’/D)242.24(D’/D)=131.8(DH’’2=55+0.002012’’’e=55+0.00201V110=79.32m，由He=H，解得D/D=0.95213）13）某離心泵輸水流程如附圖示。泵的特性曲線方程為：He=427.8104V2(He--m,V--m3/s)。圖示的p為1kgf/cm2(表)。流量為12L/s時(shí)管內(nèi)水流已進(jìn)入阻力平方區(qū)。若用此泵改輸=1200kg/m3的堿液,閥開(kāi)啟度、管路、液位差及P值不變，求堿液流量和離心泵的有效功率。習(xí)題13附圖解：p=1kgf/cm2=9.807104PaV=12L/s=0.012m3/s’2422管路He=H0+KV=10+(9.80710)/(9.8071000)+KV=20+K0.012He=427.81040.0122=30.77m∵He=He’K=7.48104∵改輸堿液閥門開(kāi)度、管路不變K=7.48104不變管路:He’=z+p/(g)+KV2=10+9.81104/(9.811200)+7.48104V2=18.33+7.48104V2e42ee’3泵H=427.810V∵H=H，解得：V=0.0124m/s∵He=427.8104V2=427.81040.01242=30.0mNe=HegV=30.09.810.01241200=4.38103W14)14)某離心泵輸水，其轉(zhuǎn)速為2900r/min，已知在本題涉及的范圍內(nèi)泵的特性曲線可用方程He=360.02V來(lái)表示。泵出口閥全開(kāi)時(shí)管路特性曲線方程為：He’=12+0.05V2(兩式中He、He’，3/h)。①求泵的最大輸水量。mVm②當(dāng)要求水量為最大輸水量的85%時(shí)，若采用庫(kù)存的另一臺(tái)基本型號(hào)與上述泵相同，但葉輪經(jīng)切削5%的泵，需如何調(diào)整轉(zhuǎn)速才能滿足此流量要求？解：(1)由He=360.02VH’2’3e=12+0.05V令He=He解得V=21.71m/h(2)D’/D=0.95V’=0.85V=0.8521.71=18.45m3/h另一泵：He=360.9520.020.95V=32.490.019V調(diào)整轉(zhuǎn)速后：He=32.49(n/2900)20.019(n/2900)V=32.49(n/2900)218.450.019(n/2900)=32.49(n/2900)20.351(n/2900)又He’=12+0.05V2=12+0.0518.452=29.02m，由He=He’解得n=2756r/min15)15)某離心泵輸水流程如圖示。水池敞口，高位槽內(nèi)壓力為0.3at(表)。該泵的特性曲線方程為：He=480.01V2(He3m,Vm/h)。在泵出口閥全開(kāi)時(shí)測(cè)33得流量為30m/h。現(xiàn)擬改輸堿液，其密度為1200kg/m，管線、高位槽壓力等都不變，現(xiàn)因該泵出現(xiàn)故障，換一臺(tái)與該泵轉(zhuǎn)速及基本型號(hào)相同但葉輪切削%的離心泵進(jìn)行操作，問(wèn)閥全開(kāi)時(shí)流量為多少？解：p=0.3at=2.94104Pae’=z+p/(2422管路Hg)+KV=20+2.9410/(9.811000)+KV=23+KVV=30m3/h時(shí)He=480.01V2=480.01302=39m22習(xí)題15附圖’’K=0.0178He=23+KV=23+K30由于He=He管路He’=23+0.0178V2e’/D)20.01V2=480.9520.01V2=43.320.01V2泵:H=48(D’z+p/(241200)+0.018V2改泵后管路:He=g)+KV=20+2.9410/(9.81=22.5+0.018V22He0.01V=43.3223H‘e=22.5+0.018V得V=27.3m/h16)16)IS100-80-160型離心泵，P0=8.6mH2O,水溫150C,將水由低位槽汲入泵，有管路情況基本的性能，知3=3.5m,已知汲入管阻力為V=60m/h,查的△h,允2.3m,H2O,求最大安裝高度[解]150C清水：ρ=9999kg./m3,PV=1705.16PaHg,maxP0PvHf,01h,允gg8.61702.63m9999.8117)17)100KY100-250型離心泵，P0=8.6mH2O,水溫150C,將水由低位槽汲入泵，已3知工作點(diǎn)流量為 100m/h,查得[HS]=5.4m,汲水管內(nèi)徑為100mm,汲水管阻力為5.4mH2O。求Hg,max解：H允[HS]100.24P0PV|S,gg5.410.330.248.61705.16/(9999.81）3.97m100/36003.54m/sU2(0.10)24U223.542Hf,03.97Hg,maxHS,允2g125.42.30m9.8118）大氣狀態(tài)是10℃、750mmHg(絕壓)?，F(xiàn)空氣直接從大氣吸入風(fēng)機(jī)，然后經(jīng)內(nèi)徑為800mm的風(fēng)管輸入某容器。已知風(fēng)管長(zhǎng)130m，所有管件的當(dāng)量管長(zhǎng)為80m，管壁粗糙度0.3mm，空氣輸送量為432×10m/h(按外界大氣條件計(jì))。該容器內(nèi)靜壓強(qiáng)為1.0×104Pa(表壓)。庫(kù)存一臺(tái)9-26型No.8離心式風(fēng)機(jī)，2900rpm，當(dāng)流量為3HT1565mmHO，其出風(fēng)口截面為0.392×220.256m。問(wèn)：該風(fēng)機(jī)能否適用？解：大氣：t100C,P0750mmHg(絕），0750133.3291.23Kg/m38314283風(fēng)量：V2104m3/h(按0計(jì)），W21041.232.46104Kg/hP21,0104Pa(表）1.105（絕），1.77105Pas10Pa計(jì)算（按0等溫過(guò)程計(jì)算）P1:10CG2.46104/[3600(/4)0.82]13.59Kg/(s,m2)RedG/0.8013.59/(1.77105)6.14105/d0.3/8003.75104查得0.0168計(jì)算式：G2LnP1P22P12lG20(P2V2RT/H)P22P2V22d2P1(1.10105)2P1221013.592013.59Ln105283140.016820.801.10283/29經(jīng)試差，得P11.103105Pa（絕）要求的HT(P1P2)G2/(20)(1.103105750133.3)[2.46104/(36000.3920.256)]2104Pa21.231.2211245mmH2O折合到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（1.20Kg/m3)V2104m3/h,HT,標(biāo)12451.20/1.231214mmH2O庫(kù)存離心式風(fēng)機(jī)，n2900rPm,當(dāng)V210892m3/h,HT,標(biāo)1565mmH2O,適用。19）19）離心式風(fēng)機(jī)輸送空氣，由常壓處通過(guò)管道水平送至另一常壓處。流量6250kg/h。管長(zhǎng)1100m(包括局部阻力)，管內(nèi)徑0.40m,摩擦系數(shù)0.0268。外界氣壓1kgf/cm2，大氣溫度20℃，。若置風(fēng)機(jī)于管道出口端，試求風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓。[提示：1.風(fēng)管兩端壓力變化(p1p2)/p120%時(shí)，可視為恒密度氣體，其M值按平均壓力(p1+p2)/2計(jì)算。2.為簡(jiǎn)化計(jì)算，進(jìn)風(fēng)端管內(nèi)氣體壓力視為外界氣壓。3.管道兩端壓差104Pa]解:以下以H表示管路的壓降(p1－p2)。pm=[p0+(p0－H)]/2=p0－H/2m=pm·M/(RT)=(p0－H/2)M/(RT)H=(l/d)(u

2/2)

m= (l/d)(

mu)

2/(2

m)=

lW2/{[(

/4)d2]22d

m}=8

lW2RT/[

2d5(p0－H/2)M]2 2 5令C=8lWRT/( dM)2其中C=80.02681100(6250/3600)

2

8314293.2/(

2 0.405

29)=5.912

108由H2－(2 9.81 104)H+(25.912 108)=0 解得H=6222Pa4校核：H/p1=6222/(9.81 10)=0.063 0.20，把氣體密度視為常量是可以的。則風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓H全=H=6222Pa20） 20） 離心泵、往復(fù)泵各一臺(tái)并聯(lián)操作輸水。兩泵“合成的”性能曲2線方程為：He=72.5－0.00188(V 22)，V指總流量。 閥全開(kāi)時(shí)管路特性’ 2 ’曲線方程為：He=51+KV,( 兩式中：He、He--mH2O，V--L/s) ?，F(xiàn)停開(kāi)往復(fù)泵，僅離心泵操作，閥全開(kāi)時(shí)流量為 53.8L/s。試求管路特性曲線方程中的K值。解：只開(kāi)離心泵時(shí) He=72.50.00188V2V=53.8L/s 時(shí)He=72.50.00188V2=72.5－0.0018853.82=67.06mH’22e=51+KV=51+K53.82ee’K=0.00555m/(L/s)∵H=H第三章習(xí)題1）1）有兩種固體顆粒，一種是邊長(zhǎng)為a的正立方體，另一種是正圓柱體，其高度為h，圓柱直徑為d。試分別寫出其等體積當(dāng)量直徑和 形 狀 系 數(shù)的計(jì)算式。/6)de3,va31[解](a)(de,v(6/)3a2(6/23a2）d(/6)16a26a23/6)de3,v（/4)d2h1(b)(de,v[(3/2)d2h]321[(3/2)d2h]3(18dh2)32(/d)d2dh2hd2）2）某內(nèi)徑為0.10m的圓筒形容器堆積著某固體顆粒，顆粒是高度h=5mm，直徑d=3mm的正圓柱，床層高度為0.80m，床層空隙率、若以 1atm，25℃的空氣以 0.25空速通過(guò)床層，試估算氣體壓降。[解]圓柱體：de,v1(18dh2)3(2h[(3/2)d2h]3,d)de,v3dh/(2hd)335/(253)3.46mm空氣（1atm,250C):1.185kg/m3,1.835105Pas按歐根公式計(jì)算壓降：(12u1.75(1)u2PmL[150）]3(de,v)22de,v(10.52)21.8351050.2510.521.1850.252]0.80[1500.523(3.46103)21.750.5233.46103177.7Pa3）擬用分子篩固體床吸附氯氣中微量水份?，F(xiàn)以常壓下20℃空氣測(cè)定床層水力特性，得兩組數(shù)據(jù)如下：0.2空塔氣速 床層壓降 14.28mmH2O，0.693.94mmH2O試估計(jì) 25℃、絕對(duì)壓強(qiáng) 1.35atm 的氯氣以空塔氣速 0.40通過(guò)此床層的壓降。（含微量水份氯氣的物性按純氯氣計(jì)）氯氣 ，[解]常壓下，200C空氣： 1.20Kg/m3, 0.018cP.歐根公式可化簡(jiǎn)為PAuBu2(A,B為床層結(jié)構(gòu)參量，為常量。）試驗(yàn)條件:14.28A0.0180.20B1.200.22①93.94A0.0180.60B1.200.62②聯(lián)立①②式，解得：A1601B177.4氯氣:P16010.0140.40177.41.880.4262.3mmH2O3）3）令水通過(guò)固體顆粒消毒劑固定床進(jìn)行滅菌消毒。固體顆粒的篩析數(shù)據(jù)是：0.5～0.7mm，12%；0.7～1.0mm，25.0%；1.0～1.3，45%；1.3～1.6mm，10.0%；1.6～2.0mm，8.0%（以上百分?jǐn)?shù)均指質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）。顆粒密度為1875314mm2。床層中固體顆粒的總量為。固定床高350mm，截面積為92.8g。以20℃清水以0.040空速通過(guò)床層，測(cè)得壓降為677mmH2O ， 試 估 算 顆 粒 的 形 狀 系 數(shù)解： 10.12dm0.6200c水：

值。(92.8/1.875)/(353.14)0.550(體積均按cm3計(jì)算）0.250.450.100.081.00mm0.851.151.45dm1.8)21cP,可設(shè)采用康尼方程：p5.0(6)2(13uLdm即6779.815.0(6)2(10.55)20.0010.0400.350.0010.5530.68'dmu0.680.0011030.0410.072校核Re6(1)6(10.55)0.001適用歐根公式：Pm150(1)2u1.75(1)u2L3(dm)23dm即6779.81150(10.55)20.0010.041.7510.551030.0420.350.553(0.001)20.5530.001經(jīng)試差，解得:0.851校核Re'dmu0.8510.0011030.0412.64006(1)6(10.55)0.001計(jì)算有效4）4）以單只濾框的板框壓濾機(jī)對(duì)某物料的水懸浮液進(jìn)行過(guò)濾分離，濾框的尺寸為0.20×0.20×0.025m。已知懸浮液中每m3水帶有45㎏固體，固體密度為1820。當(dāng)過(guò)濾得到20升濾液，測(cè)得濾餅總厚度為24.3mm，試估算濾餅的含水率，以質(zhì)量分率表示。[解]:設(shè)濾餅空隙率為，做物料衡算得:243(1)1820452010243解得：0.479濾餅含水率0.47910000.336Kg水/kg濾餅4791000(10.479)0.18206）某粘土礦物加水打漿除砂石后，需過(guò)濾脫除水份。在具有兩只濾框的壓濾機(jī)中做恒壓過(guò)濾實(shí)驗(yàn)，總過(guò)濾面積為0.080m2，壓差為3.0atm，測(cè)得過(guò)濾時(shí)間與濾液量數(shù)據(jù)如下：過(guò)濾時(shí)間，分：1.20 2.70 5.23 7.25 10.87 14.88濾液量，升： 0.70 1.38 2.25 2.69 3.64 4.38試計(jì)算過(guò)濾常量 K，以 為單位，并計(jì)算 ， 以為單位?？刹捎糜煞e分式導(dǎo) 出 的求 K 與。[解] 為便于直接使用題給數(shù)據(jù)：改用/V V/(A2K) 2Ve/(A2K)式計(jì)算。以y代替/V,以x代替V,a代替2Ve/(