化工原理練習(xí)與問題詳解

1、實(shí)用文檔文案大全第一篇練習(xí)與講評練習(xí)一流體流動、填充與選擇:1.圓形直管內(nèi)，V一定，設(shè)計時若將d增加一倍，則層流時hf是原有值一倍；高度湍流時 入不變），hf是原有值的一倍.2 .圖標(biāo)管路系統(tǒng)中，已知流動總阻力損失=J/kg ,兩槽液面垂直距離 H二hf=56J/kg ,m.dab=dcd,1ab=lcd,U*Q3 .圖標(biāo)管路系統(tǒng)中，已知4 .如圖標(biāo)管路，管長1, 聯(lián)代替原管，保證輸水量若關(guān)小閥門，則總阻力損昆失 hJ比較Ua流量V,今因修管，用若干根直徑為Uc ,( pc-pb)(p c-pd).0.5d,管長等同于l的管子并V不變，設(shè) 入為常數(shù)，e/df同，局部阻力忽略，則并聯(lián)管數(shù)至根。5

2、.如圖通水管路，當(dāng)流量為V 時，測得（pi-p2）=5mH2O,若流量為 2V 時，則（pi-p2）=mH2O（設(shè)為阻力平方區(qū)）。6 .圓形直管Di=100mm, 一般情況下輸水能力為()A.3m 3/hB.30m3/hC.200m3/hD.300m3/h7 .某孔板流量計，當(dāng)水量為 V時，U壓差計 R=600mm（p i=3000kg/m 3）,若改用p i=6000kg/n3的指示液，水流量不變，則此時讀數(shù) R為（）A.150mmB.120mmC.300mm8.倒U形壓差計，指示劑為空氣，現(xiàn)改為油后A.增大B.變小C.不變二、計算：D.240mm（流向不變），則R（）D.不變，但倒U形管中

3、左側(cè)高于右側(cè)1 .如圖標(biāo)三只容器 A、B、C均裝有水（液面恒定），已知：zi=1m , Z2=2m, U形水銀壓差計 讀數(shù)R=0.2m , H=0.1m。試求 容器A上方壓力表讀數(shù) pi為多少M(fèi)Pa （2）若pi（表壓） 加倍，則（R+H）為多少第1題2 . A槽截面積Aa=80m2,水深10m, B槽截面積Ab=20m2,水深1m,二槽用截面積A0=0.01m2的圓直管聯(lián)機(jī)，中有一閥，其阻力系數(shù)&=6.5（常數(shù)）；直管阻力可忽略。求開閥后 A槽液面下降1m要多少時間？<ABIOjh：-十Iju/x' 丈第2題3.某敞口高位槽輸送管路（見圖），在管路OC段的水平位置裝有一

4、孔板流量計，已知孔徑 d°=25mm,流量系數(shù) C°=0.62 ,管長Loc=45m , LcB=15m, LcA=15m（包括所有阻力的當(dāng)量 長度），管徑doc=50mm ,dcB=40mm , dcA=40mm ,當(dāng)閥A全關(guān)，B閥打開時，壓力表PB=0.24at, 試計算：1) .孔板兩側(cè)的壓差為多少mmHg2) .若維持閥B的開度不變，逐漸打開閥 A,直到CB、CA兩管中流速相等，此時壓力表 的讀數(shù)分別為多少 at(已知流體密度 p=1000kg/n3,入均取0.03)。第逾練習(xí)一 流體流動解答與講評一、填充與選擇：1 .(1)層流：Hf=X x l/du2/2g8R

5、e-1d-1u-2ocu-1d-1d-1u-28d-2u-10cd-4hf' /fh(d/d 4=24=1/16(2)湍流：Hf=X x l/d2/2gd-1u-2°cd-1d-4ocd-5hf/ hf=(d/d 5=2-5=1/32生+ &二 + M = H -2 .Hf=H.因H不變，故Hf不變=56J/kg流速相同 Afab= A cdPa- pb=Apfcd- p gZpc-pd= A pfcdH- - 5.71 g 9.313 .ab和cd段管尺寸相同,在a.b間應(yīng)用B.e.q.得：在c.d間應(yīng)用B.e.q.得:故 pc-pd> pa-pb4 .解題思

6、路同第一題充分湍流情況2H 叢=入 x l/d /2glH=Hf=入X而。>u12/2g=入 >2/(2) Xi22/2g(2)(1)u22= u12 d1/d2, u2=2-0.5u1由連續(xù)性方程Tt n22u2/4= 兀島1/4, u2n=4u1(1) (2)聯(lián)解得：n=5.66,取整為6根。5 . A P=2PP1, We=0, Ai2=0.P -P = A f+ p g (Z-Z2)若流動方向相反，則P1-P2=2-3=-1m.A P/ p g+ 2/2g+ AZ=b-Hf, A P=H-P1 , A Z=2- Z1, He=0, Au2=0.故(P1-P2) /pg =

7、H+ (Z2- Z1) = Hf+6/2=5m, Hf=2m. Hfu2, H/=2X4=8m.故(P1-P2) / p g=8+3=11m.6 .V= tt 2u/4=0.785 001 1 >3600=28.26.故(B)答案較合理.7 .u=CoAo2( pp ) gR / 0.5 = c)Ao(2 A P/0.5,)流量一定,則 AP一定。A P =(o-pp )gR=(o'p P )gR ' , R' =(0-卬)R/ (0-p =240mm.故 D 正確8 . AP 不變。AP=(0-p pair) gR=( 0 -poil)gR； R' =(

8、0-圖r)R/ ( 0 -P poil) >1,R' >R，故A正確。二、計算題1解析：基本思路是從容器 C表面逆推得Pi,因容器C接觸大氣，Pc壓力已知。1)沿C液面作水平面與 A容器相交于Ai處，則求解相當(dāng)于復(fù)式壓差計。Pa' =0-p )g(H+R)=12600 X 9.81 X 0.3=37080PPi= Pa - p g(Z-Z1)=0.027272 (MP a)2)又 P1=( 0-p )g(H+R-p g(Z-Z1), 故 H+R=2 P 1+ p g(Z-Z1)/( 0-pp )g=0.521 (m) 2、這是非穩(wěn)態(tài)流動體系問題，首先選擇某一時刻處(

9、瞬間)建立關(guān)系，其后用物衡建立微分式，確定邊界條件求解。若某一時刻，A槽內(nèi)液面為Z1則(10- Z1)X80= (Z2-1)X20, Z2=41-4 Z1第 1裳此時在A槽面與B槽面間用B e q.A u=0 Z1-Z2= hf, 5Z1-41=6.5 U0 / (2X9.81) =0.3313 u0=1.7347(5z-41)"2 (1)在從變化到時間內(nèi)可看成不變，則A0d t =dZ1)A1, 0.01 d t-80 dZ1，即 d.8000/dZ/u0(2)代入(2)結(jié)合邊界條件，p=0Z1=10;t = tZ=9.r = -8000 品成 <1,7374 辰=?I) =

10、 1S42,3(s) = 30 3、解本題屬分支管路計算題型B.e.q(1)當(dāng)閥A全關(guān)時，是簡單管路 在1-1與B處截面間應(yīng)用U1=0; Z1=15m； p1二0;UB=; Z2=3m； p2=0.24at=2.354 104Pa匯 hf0-B =m hf0-c+m Iw-cb2uc=(dB/dc) ub=0.64ub4%上* - o5 625ui乙曲* 八20.0428匯 hfo-B=11.1546uB2應(yīng)用 B.e.q 9.81(15-3)-2.354 104/ ub2/2= Ef0-B=11.1546uB22 .Ub =8.08 Ub=2.8427 (m/s)V=兀 dB2&#0

11、 ; ub/4=3.57 103 (m3/s)/ - 5 4 J2" / m- 6 989X1pa - 516 自店后(2)從B表至出口 D處的總阻力系數(shù)由1)情況下B、D間的B.e.q求得5=Z"-直括出口阻力)廣=5 625Wq 2當(dāng)閥A開時，在1-1與D-D'應(yīng)用B.e.qg(ZC-ZB)= m hf0-D = I2 hf0-C + Z2 hfC-B + m hfB-D匯 hfC-B=5.625uB2 匯 hfB-D=5.827uB2/2=2.919uB2而 dC2UC=2dB2UB uc2=1.28ub2匯 hf0-C=0.03 科5/0.05) 0.5X(

12、<1.28ub)2=22.1184ub2117.2=(22.1184+5.625+2.919) u B2ub 2=3.8392 (m2/s2) ub=1.96 (m/s) u c=2.217(m/s)p£ = 5 £277 x 1000 x 3.392 / 2 = 1.1E6 x 104?Q= 0一 144 M【表)在1-1與A-A '間應(yīng)用B.e.qgZc=Ehfo-c + E hfc-A + UA2/2+pA/p匯 hf0-c=22.1184uB2=84.917m2/s2E hfc-A =0.03 15/0.04 38392/2=21.5955 m 2/s

13、29.81 15=84.917+21.5955+3.8392/2+ p A/pPa=3.8718 104pa=0.3947at(表)練習(xí)二流體流動一、填空題1 .連續(xù)介質(zhì)假定是指穩(wěn)定流動條件下，連續(xù)性方程的物理意義是 ,2 .圓管內(nèi)湍流和層流的差別是：流 型層 流湍 流本質(zhì)區(qū)別Re范圍u/umax(滿足1/7次方律)入與Re關(guān)系高度湍流一般湍流入與&/ d關(guān)系3 .圓形直管內(nèi)，體積流量V一定，設(shè)計時若將管內(nèi)徑增大一倍，則層流時摩擦阻力損失Wf是原值的 倍；高度湍流時， Wf是原值的 倍。4 .流體在直管內(nèi)流動造成阻力損失的根本原因是 .5 .某孔板流量計用水測得孔流系數(shù)Co=0.64,

14、現(xiàn)用于測p= 900 kg/m3、尸0.8 c的液體,問此時 Co 0.64。(> = < = )6 * .如圖所示管路，將支管A的閥門開大，則管內(nèi)以下參數(shù)有何變化？P, WfA,WfB, WfC題7附圖題&附圖7 .在如圖所示的管路系統(tǒng)中，已知流體的總阻力損失Wf=56J/kg。若關(guān)小閥門，則總 阻力損失W f=J/kg ,兩槽液面垂直距離H = m。8 . 一敞口容器，底部有一出口（如圖所示）,容器水面恒定，管內(nèi)水流動速度頭為0. 5 m水柱，直管阻力可忽略。（1 ）水由容器流入管內(nèi)，則2點(diǎn)的表壓p2 =m水柱。（2）水由管內(nèi)流入容器，則2點(diǎn)的表壓p2=m水柱。題K附圖

15、題，附圖題1U附圖9 .如圖所示的供水管線，管長L,流量V。今因檢修管子，用若干根直徑為0.5d,管長亦為L的管子并聯(lián)代替原管，保證輸水量不小于V。設(shè)所有管子的入都相同且為常數(shù)，局部阻力均可忽略，則并聯(lián)管子數(shù)量至少 根。10 .如圖所示的通水管路，當(dāng)流量為V時，測得（p1-p2） =5mH2。，若流量為2 V時，則（p1-p2） =mH2O。（設(shè)流體流動處于阻力平方區(qū)）二、選擇題1 .如圖所示，倒U型壓差計，指示劑為空氣，現(xiàn)將指示劑改為油后（流向不變），則R cA.增大；B.變??；C.不變；D. R不變，但倒U型差計中左側(cè)液體高于右側(cè)。2 .某孔板流量計，當(dāng)水流量為V時，U型壓差計讀數(shù)R=60

16、0mm （指示液密度卬=3000kg/m3）,若改用密度為 卬=6000kg/m3的指示液，水流量不變，則此時讀數(shù)R為一0J3A .150mmB.120mm C.300mm D.240mm"3 .因次（量綱）分析法的目的在于 。|A.得到各變量間的確切定量關(guān)系；II 14水B.用無因次數(shù)群代替變量，使實(shí)驗(yàn)與關(guān)聯(lián)工作簡化；_C.得到各因次數(shù)群的確切定量關(guān)系；題1附圖D.用無因次數(shù)群代替變量，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更可靠。三、計算題1 .如圖所示，三只容器A、B、C均裝有水，水面恒定，已知 z1= 1 m z2= 2 m , U型水銀壓差計讀數(shù) R=0.2m、H=0.1m。試求：（1）容器A的上方壓

17、力表讀數(shù)p1, kPa；若pl加倍，則（R +H）值為多少？2 .某輸送管路如圖所示，已知液體的密度p= 900kg/m3、粘度科=30cp除AB段以外，管路總長L=50m （包括全部局部阻力損失的當(dāng)量長度在內(nèi)），管內(nèi)徑d=53m。復(fù)式U型壓差計指示劑為水銀， 兩指示劑中間流體與管內(nèi)流體相同，壓差計t實(shí)數(shù)R 1 = 7cm, R2 =14cm試求：若兩槽液面垂直距離為 4m,則管內(nèi)流速為多少？當(dāng)閥關(guān)閉時，試定性判斷讀數(shù)R 1、R 2有何變化？題1的圖題2附圖3 .某輸送管路（見下圖），在總管段OC上裝一孔板流量計，該流量計孔徑 d0=25mm ,流 量系數(shù)co = 0.62。已知OC段、CB段

18、、CA段管長和管徑分別為 Loc = 45m、doc=50mm , LCB=LCA=15m、dCB=dca=40mm ;當(dāng)閥a全關(guān)、閥b打開時，壓力表pB的讀數(shù)為23.5kpa。 流體密度1000kg/m3,入均取為0.03。試計算：（1）孔板兩側(cè)的壓差 p為多少mmHg ?（2）若維持閥b的開度不變，逐漸打開閥a,直到CA、CB兩管中流速相等，此時孔板兩側(cè)壓差p為560mmHg ,問壓力表讀數(shù) pA、pB分別為多少kPa?題3附圖題4附圖4 .如圖所示，一高位水槽下面接有三根水管子1、2、3,開始時壓力表讀數(shù)為P,三個支管的流量分別為V 1、V2、V3,且V1VV2VV3?，F(xiàn)關(guān)閉水管2中閥門

19、，使 V2=0,這時壓力表讀數(shù)為 P'、水管1、3的流量變?yōu)?V1'、V3'。假設(shè)所有水管中流動 均處于完全湍流區(qū)，并且水在同一高度流入大氣。試分析比較：（1） P與 P'的大??；（2） （V1V1'）與（V 3-V3'）的大小。練習(xí)二流體流動解答與講評填空題 1.液體由無數(shù)流體微團(tuán)組成，流體微團(tuán)彼此緊緊挨著，之間沒有空隙。流動系統(tǒng)內(nèi)無質(zhì) 量積累。2.流 型 本質(zhì)區(qū)別Re范圍 u/umax 入與Re關(guān)系 一般湍流入與J d關(guān)系 3. 1/16, 1/32層 流無脈動Re<2000 或 23001/2入=64/ Re入隨Re增大而減小無關(guān)對原

20、直管：u1 = V/ (兀2/4) = 4V/Wf產(chǎn)入 1(l/d) (U12/2)= Q8 c2Z4 2d5)改變后：U2=4V/兀(2d) 2= V/(兀2 Wf2= /(l/2d) (u22/2)= 2(JV 2/4 兀夕d湍 流有脈動Re>40000.817高度湍流入與Re無關(guān)入隨/d增大而增大兀2）層流時，入=64/Re=64科/ p du攻前（64叱p ） （兀d/4V）變后（64叱p ） （兀d/2V）高度湍流時，入與Re無關(guān)，入1p入2層流時 wf1 /wf2 =入 2(lV2/4 712d5/入 1(8lV2/ 712d5)1/16;高度湍流時 wf1 /wf2 = 1

21、/324 .流體有粘性5 .=6 . VA f VB，VC，V 總 T, p， wfa J, wfb，wfc JA 閥開大一 t A J - V WAT - PD ,PJfVBJ VCJ f WfB， WfCj f WfA J7. 56, 5.7在兩槽液面間進(jìn)行物料衡算，由B eq 得 gH= WfWf大小與閥門開度無關(guān)，始終為56J/kg 即 H= Wf/g=5.7m8. (1) 0.75(2)1.5（1）水由容器流入管內(nèi)，在容器液面與其中 2 Hu22/2g=1/2 （u22/2g）2 點(diǎn)間列 B-eq 得 H=S Hf+u22/2g+p2/p2/ o0.75mH 2O（2）水由管流入容器

22、，在容器?面與2點(diǎn)間衡算，由B eq得，u2 / 2/2g +p2/p g=H+N Hf其中 2 Hf= I （u2 / 2/2g = u2 / 2/2gp2/ p g=（1.5+0）mH）=1.5H2O注：題目只忽略了直管阻力，局部阻力應(yīng)予以考慮。9 . 6替代前，在兩容器液面間衡算，Et1= Et2+Wf1-2即 gH =入（"d）（u2/2）u=V/（兀 d2/4）= 4V/（兀 d2）即 H =入（i /d）（8V2/g 02d4）替代后，設(shè)有 n根管，則 u= （V/n） /兀/4（d/2）2=16V/（n 兀 d2）gH=X i /（d/2）（科 2/2）=入- i /d

23、（162V2/（n2712d4）聯(lián)、解出 n=4*20.5 = 5.6566管數(shù)n取6根10 . 11流速 u = V/A = 4V/Ttd2Et1= Et2+Wf12 （ Et 表示機(jī)械能）P1/ P 音 p2/ p 皆 h+ 入 （i /d）u2/2g即（P1 P2） / p g = h + X c /d （8V2/ 兀 2d4。= 5流量變?yōu)?2V, u' =2V/A=8V/% d2=2u Et1= Et2+Wf12P1' / 年即2' / 十中+ 入'（du2/2g）即（P1' P2'） / p g=h+入'- （ 32V2/ 兀

24、 d2g）由于 入=入,'h=1/2X6m=3m，（P1'P2'） / p g=3+4X （-S）mH2O二、選擇題1. A改變前，在壓差計兩埠間衡算Et2= Et1+Wf12即 P2/ p 羅 p1/ p 時 Hf12又（ P1-P2） / p 羅 R-（p p 0）' / 尸 Hf21改變后（PTP2'） / p 歲 R' （ p p O' / p= Hf211- R （ p p 0 = R' （ p p 0）'p仗 p 0'RvR，即R將變大2. D3. B三、計算題：1 . .(1)27.26kPa (2)

25、0.52m pa= P1+ p ghi+ p gR= pa' = P2+ p gZ1+ p gh1+ p 0gRPB= P2+ p gh2= PB ' = Pa+ Z2hH)+ p 0gh由上面兩式化簡，得P1=Pa+ ( p-)p )g(R+H)+ p g(Z12) ( P1-Pa) / p 羅(Z1-Z2) + ( R+ H) ( p k p) / p= 2.78mH2OP1 Pa = 2.727 104Pa = 27.27kPa(2) P1加倍，即54.54kPa,假定水面仍維持恒定，即 Z1、Z2不變則,P1'=Pa+(p-p)g(R+H) ' +pg&

26、lt;Z2)又 P1 - Pa=2 (P1Pa) = 2 (R+H) g(p(Pp) / p + 2P g(Z12)解出，(R+H) '= 0.52m2. (1)0.54m/s (2)R1 , R2T(1) (PAPB) / p歲R1 +R2=HfAB在兩槽液面間進(jìn)行物料衡算AH= E Hf0-1= HfAB+ Hfr= R1 + R2+入- c(u/d/2g) =4R1 + R2=(R1 + R2)' 川=13.6 (0.07+0.14)=2.856m入(U2/2g) = 1.144 (*)用試差法計算， 設(shè)入=0.027,代入資料得出u=0.94m/s校核，Re = p d

27、u/ =1429.56 < 200得 自 0.043設(shè) u=0.5m/s , 得 入=0.095, Re=p 0 c u/ =795 < 2000 入=64/Re=0.805由試差結(jié)果 Re<2000/3/20,入=64/R啾入(*)式得n=0.95m/s(2)關(guān)小K, I升高，HfAB升高，R1升高，R2升高3. (1)517.2mmHg (2)pA=85.30kPa ,pB=55.61kPa(1)忽略流量計阻力損失，對OB段列衡算方程Et0= EtB+WfOCB ,15+0=3+ (2.35 104) /(1000 9.81)+0.03 (45/0.05) (u0C2/2

28、 9.81)+ 0.03X (15/0.04) X (科 CB2/2 X 9.81)+(uCB2/2 X 9.81)u0C = ( d0/doc )2u0=1/4u0u0B=(d0/dcB)2u0=25/64u0解出 u0=7.286m/s,A P=( p /2)(u0/C0)2=519mmHg(2)開閥 a 至 uCA=uCB ;因 dCA=dCB , Voc=VCB+VCAuCO= (dCA/dOC) 2 (uCA + uCB) = 2uCA (dCA/dOC) 2=1.28 CA由 uO=C0(2AP/u)0.5= 7.576m/suCO=u0/4 =1.894m/s , uCA=uCB

29、=1.480m/s重立 O B 衡算式，Et0 = EtA + WfOCB ,15=3+uCB2/2g+pB/ pg+0.03 X (45/0.05)* UOC203 (15/0.04) (UCB2/2g)解出：PB= 55.87kPaEt0= EtA + WfOCA ,3+ pB/ p g+uCB22g+0.03 (15/0.04) uCB2/2g=pA/ pg +uCA22g +0.03 (1 )5/0.04) uCA2/2gpA=85.30kPa注：在解題過程中，忽略了孔板流量計的阻力損失。4. (1)P ' >P (2)(VV1 )>(V3 - V3)關(guān)閉 K2-V

30、2J , VJ 一 PT 一 V1f V3TPvP'全開日V1 <V2V”hf1 >hf2 >hf3EtA= Et1 ' +Wf1= Et2 ' +Wf2= Et3 ' +Wf3 =B1V12= B2V22 =B3V32EtA ' = B1V1 ' 2= B3V3 ' 2.VT / V1= (EtA ' / EtA)0.5 一(V1V1)/ V1= (EtA ' / EtA)0.51V3' / V3= (EtA ' / EtA)0.5 -(3)3 V3= (EtA ' / EtA-

31、015. . ( V1' V1 ) / ( V3' V3 ) = V1 / V3 < 1( V1 VT) > ( V3 V3')小結(jié)：結(jié)果顯示，阻力系數(shù)小的管速度比更大練習(xí)三 流體輸送設(shè)備1.用泵將20c水由貯槽打到某一處，泵前后各裝有真空表和壓力表.已知泵的吸入管路總阻 力和速度頭之和為 2mH2。柱，允許吸上真空度為 5m,大氣壓強(qiáng)為1atm,水在50c的飽 和蒸壓為0.1528kfg/cm2,液面與吸入口距離為 2m,試問：（1） .真空表的讀數(shù)為多少 mmHg（已知汞的密度為 13600kg/m 3）.（2） .若水溫由20c變?yōu)?0c時，發(fā)現(xiàn)真空表

32、與壓力表為的讀數(shù)突然改變，流量驟然下降， 此時出了什么故障原因何在怎樣排除第1期2 .用離心泵將水送到一敞口高位槽，兩液面距離為15m,當(dāng)轉(zhuǎn)速為2900轉(zhuǎn)/分時，離心泵的特性方程為：He=45-1.3 10-6V2（式中V以m3/s計算），管內(nèi)流量為 V=0.003m3/s,試求（1） .將泵的轉(zhuǎn)調(diào)為2800轉(zhuǎn)/分，而管路情況不變則管內(nèi)流量為多少（設(shè)滿足速度形三角相 似）。（2） .若利用關(guān)小閥門的方法，使管內(nèi)量調(diào)至與（1）量相同，而泵的轉(zhuǎn)速仍維持2900車專/分，則比（1）多消耗多少能量J/h若流體密度為1000kg/m3,理論上每小時省多少度電（1度 電=1千瓦時）。3 .實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有一循環(huán)

33、管路（如圖），管路內(nèi)安裝一臺離心泵，在操作范圍內(nèi)，該離心泵的曲線方程為：He=23.1-1.433 X10-5v2（H ： m, V： m3/s）,泵壓出管路長120m,吸入管路長20m, （以上管長均包括全部局阻力的當(dāng)量長度），管徑均為50mm,管路摩擦系數(shù) 入=0.03水的飽和蒸氣壓為 0.24m水柱，試求：（1）管內(nèi)水的流量。（2）泵入口處壓弓雖表讀數(shù) mmHg。（3）若該泵的允許汽蝕余量？h=3m,則此泵在上述條件下能否正常工作。4 .實(shí)驗(yàn)室需要用離心泵將地面水池（敞口）中的水送至一敞口高位槽.高位槽中原液面距水池液面距離為5m,地面水池較大，液面可視為恒定，工作條件下，泵的特性方程為

34、： 20-222V2（式中V以m3/min表示）.整個管路長度為 50m（包括全部阻力的當(dāng)量長度 ）.管徑均 為50mm,管路摩擦系數(shù)為 0.03.試計算使高位槽中液面升高1m要多長時間（設(shè)高位槽為直徑1m的圓桶）。第3題第4題練習(xí)三 流體輸送設(shè)備解答與講評1.解： t=20 C , 2 Hfo-i=2mH2。，Hs=5m , Pa=1atm , 50 c 時 p j=0.1528kgf/cm 2,乙=1m, 在貯水池液面與入口真空表管截面處應(yīng)用B.e.q :Zi=(po-pi)/ bHfo-i- u2/2g即 P2/ p g=(ppi)/ p g=i Zu2/2g+ 2 fo-i=2+2=4

35、.0 mH 2O=3940mmHg.2(2)若20c變成50c時，允許安裝圖度 Hg=Hs-uo/2g-SHfo-i,Hs=Hs-(0.i528 184X9.81/1000 9漸-0.24)=5-1.26=3.74 , Hg=3.74-2=1.74 V 2m.當(dāng)溫度升至50c時，因?qū)嶋H安裝高度小于允許安裝高度Hg,則離心泵發(fā)生氣，故應(yīng)該降低泵入口段的安裝高度或減少等措施調(diào)節(jié)。2.解：泵特性曲線方程H=45-1.3 10-6V2 管路特性曲線方程 H=15+KV 2 將V=0.003代入式得H=33.3m ,將此時的V, H代入式得 K=2.033X10-6, ，管路特性曲線方程為H=15+2.

36、033X 10-6 V2 H/H=(n/n) 2, V/V= n/n ,H=(n/n) 2 H=(29/28) 2 H, V=29/28 V ,故轉(zhuǎn)速改變后泵特性曲線方程變?yōu)?29/28)2 H=45-1.3 1 0629/28 V2H=41.95-1.3 1H6 V2 聯(lián)解得 H=31.44m, V=2.843X10-3m3/s=i0.23 m3/h.若用關(guān)小閥門的方法調(diào)節(jié)，則泵特性曲線不變?nèi)詾槭?，此時代入V=0.002843得H=34.49m A H=H- H=34.49-31.44=3.05m 節(jié)約功=p gVA H=1000X 9.81 X 0.002843 X 3600X 3.05=

37、305.9=3.06 5 相當(dāng)于 3.06 X 105/(1000 X 3600)=0.085 (度電)。第2題答案V523.解：(1)泵特性曲線 He=23.1-1.433 10 V 管路特性曲線H=0+入 2 (l+e)/du 2/2g=入 2 ()/d8 V 2/(g 2d4)=(8 入2/)記(He)V2/d5g=8 )0.03/3.142X(120+20)/(9.81 0.055) V2=1.1116 106V2 聯(lián)解得 V=4.2904X10-3m3/s=i5.446m3/h, 2-32(2) .u=V/(0.25)=4 >4.2904 10 /(3.14 005 )=2.1

38、86m/s2,c (po-pi)/ p g=i Zu /2g+Hf0-i=3+2.1862/(2 881)+0.03 2070.05 2d862/(2 %81)=3+0.24+2.92=6.16m.2(3) . Ahmp/p g+i/2g-p / pg Hg=(po-p u)/p 西甌-1-A h=(10.0O0.024)-2.92-3=3.84 VZ1,泵能正常工作。 24.泵特性曲線 H=20-222 V 瞬間高位槽液位元上升Zm, V= V/60 ,此瞬間管路特性曲線H=5+Z +(8 入 2)式(l+)V2/d5g=5+Z+8 X0.03/3.142X50/(0.055X9.81) (

39、V/60) 2 =5+Z+3.97 105 V2H =5+Z+110.3 V 2(V ： m3/min , H： m) 聯(lián)解得 20-222 V2= 5+Z+110.3 , 15-Z=332.3 V2, V=0.05486(15-Z) 0.5 在 d。瞬間內(nèi) VdT =dZX 0.25 兀2D,即 Vdr =0.785 dZ- 代入得 dZ/(15-Z) 0.5=0.07315d .邊界條件 t =0 Z=0 , t =,t Z=1 ,積分得。=2(155-140.5)/0.07315=5.59min.練習(xí)四液體輸送機(jī)械一、填空題1 .屬于正位移泵型式的，除往復(fù)泵外，還有 、等型式。2 .產(chǎn)生

40、離心泵氣縛現(xiàn)象的原因是 避免產(chǎn)生氣縛的方法有 3 .造成離心泵汽蝕的原因是 增大離心泵允許安裝高度的措施有 、等。4 .往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)方法有 、 和5 .啟動離心泵前，應(yīng)先 和。啟動往復(fù)泵前，必須檢查 是否打開。6 .對某一離心泵，若輸送的流體密度增大 1.2倍，則在相同流量下，揚(yáng)程增大倍數(shù)為 倍, 功率增大倍數(shù)為 倍。7 .如圖所示，兩管道系統(tǒng)阻力狀況基本相同，入均為常數(shù)，為使 V 2 = V 1 ,則泵的揚(yáng)程 He=。8 .離心通風(fēng)機(jī)輸送p= 1.2kg/m3空氣時，若流量為 6000m3/h,則全風(fēng)壓為 240mmH2O.現(xiàn)該通風(fēng)機(jī)改送 =1.4kg/m3的氣體，則在流量的6000m3

41、/h時，全風(fēng)壓為 mmH2。題7附圖題9附圖9 .如圖所示，泵打水時，壓力表讀數(shù)為P、流量為V。若保持V不變，現(xiàn)泵改送密度比水大而粘度與水基本相同的流體，則以下參數(shù)如何變化？壓力 p,揚(yáng)程He,軸功 率N。10 .兩敞口容器間用離心泵輸水， 已知轉(zhuǎn)速為n1時，泵的流量V1 =100 c /S程H1= 16m； 轉(zhuǎn)速為n2時，泵的流量V2 = 120"s揚(yáng)程H2= 20m。則兩容器液面的垂直距離= m。11 .如圖所示輸送系統(tǒng)，PI、P2恒定。當(dāng)泵輸送密度為p的流體時，流量為V?，F(xiàn)改送密度為p '的流體，且p ' > p,此時流量為V'。試問：（1）要使V

42、'V,則P2必須 P1； （2）要使V' =V,則P2必須 P1。題u附圖12.某臺操作中的離心泵,n時,其特性曲線方程為H=40-2.5 V 2 （V-m'/min）。當(dāng)轉(zhuǎn)速為流量V= 2m3/min。已知管路特性方程可用下式表示：He=BV 2。當(dāng)轉(zhuǎn)速減慢為n' = 0.9n時，其工作點(diǎn)所對應(yīng)的壓頭H' =m,流量V' =m3/mino二、選擇題：1 .圖標(biāo)為離心泵性能測定裝置。若水槽液面上升，則 A .V增加，H減小； C.V和H都不變，p 1和p2 （均為絕壓）增加;B .V減小，H增加； D.V和H都不變，p 1和p2 （均為絕壓）減小

43、。題2附圖z為。已知泵允D .效率最高時的揚(yáng)程2 .如圖所示，常壓下，內(nèi)盛100c水的槽面距泵入口垂直距離許吸上真空度Hs = 5 m,吸入管線阻力損失2 mH 2。A.>7m B.7mC.3mD.只需 z>0 即可3 .離心泵銘牌上標(biāo)明的揚(yáng)程是指。A .功率最大時的揚(yáng)程B .最大流量時的揚(yáng)程C .泵的最大揚(yáng)程4 .已知單臺泵的特性曲線方程H= 20-2V 2 ,管路特性曲線方程為 he=10+8V 2 （以上兩式 中V的單位均為 m'/min）。現(xiàn)將兩臺泵組合起來操作，使流量達(dá)到 1.58m3/min,下列結(jié)論 中的 是正確的。A.串聯(lián) B.并聯(lián) C.串、并聯(lián)均可 D.無

44、法滿足要求 三、計算題1 .在圖標(biāo)的循環(huán)管路中，LI =L2 =20m, L 3 =30m,（均包括局部阻力當(dāng)量長度在內(nèi)）管徑d=30mm,入=0.03流量V=1.413M03 m /s,密度p =900kg/m ,冷卻器液面高出 泵吸入口 2m,試求：(1)泵的揚(yáng)程H ;(2)為保證泵的吸入口不出現(xiàn)負(fù)壓，冷卻器液面上方壓力pO至少為多少kPa (表壓)？2 .如圖所示，兩塔表壓都為零，已知 d均為40mm,入=0.02吸入管長L 1 =10m,壓出支 管2長L2=70m (均包括局部阻力)，泵的特性曲線方程 H=22-7.2 X10 5 V 2 ,式中H, m； V, mLs。泵出口至。點(diǎn)的

45、管長可忽略。試求：1 1) B閥全關(guān)時泵的流量；2 2) B閥全開時泵的流量。此時支管3長 L3=70m (包括局部阻力當(dāng)量長度在內(nèi))。3 .欲用離心泵將池中水送至10m高處水塔(見圖)，輸送量V = 0.21m3/min ,管路總長L= 50m (包括局部阻力的當(dāng)量長度)管徑均為40mm,入=0.02。試問：(1)若選用的離心泵的特性曲線方程為H = 40-222V2 ,式中V m3/min。該泵是否適用？(2)此泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，管路實(shí)際流量為多少m3/min(3)為了使流量滿足設(shè)計要求，需用出口閥進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。則消耗在該閥門上的阻力損失增加了多少J /kg4 .如圖所示，用離心泵將敞口水池中

46、的水送到反應(yīng)塔內(nèi)，塔頂壓力為 1.17 10 5 P a,出 水管口高出水池液面 4m。已知管路調(diào)節(jié)閥全開時，管路總阻力損失為 2mH 2。柱，輸水量 為30m3/h,該泵的特性方程為 H = 20-0.0023V 2 ,式中H, m； V, m3/h。(1)試寫出閥全開時的管路特性方程，要求以 he=f(V)函數(shù)式表示，hem; V-m3/ho(2)若將這種泵兩臺并聯(lián)用于該管路，當(dāng)管路調(diào)節(jié)閥全開時，輸水量為多少m3/h?題4附圖練習(xí)四流體輸送機(jī)械解答與講評一、填空題:1. .計量泵、齒輪泵、螺桿泵2. 在葉輪入口處由離心力所產(chǎn)生的真空度不夠大，不足以吸上液體。泵內(nèi)灌液3. 葉輪入口處的壓力等

47、于液體的飽和蒸汽壓，使液體發(fā)生部分汽化減小吸入管路的阻力增大供液池上方壓力4. 旁路調(diào)節(jié)、改變活塞沖程、活塞往復(fù)次數(shù)5. 泵內(nèi)灌液關(guān)閉出口閥出口閥6. 1 , 1.27. 2H8. 2809. pT , He 不變，N T10. 6.91泵的特征曲線 H=A + BV2H2-H1 = B (V22 -V12)即 H=A+V2 (H2H1) / ( V22V12)將V=V1 , H = H1代入H1 =A +V12 (H2-H1) / ( V22-V12)A=Z+ AP = ZA = H1V12 (H2-H1) / ( V22-V12) = 16- 1002 (20-16) / (1202 10

48、02) 即 Z = 6.909m11. (1)< (2)=泵的特性曲線 H=a-bQ2 ; 管的特性曲線 L = A+BQ2,其中 A=AZ+A/pg AP= P2- P1流體密度改變，對泵的H Q曲線沒有影響，但卻有可能使管的特性方程中的A改變。(1) 若P2P1>0,則p T-AJ 一管線向下平移；(2) 若P2P1V0,則p T-AT 一管線向上平移；(3) 若P2P1 = 0,則p T對A沒有影響，即 A與p大小無關(guān)；(4) P2-P1>0,貝U p T ; (2) P2-PK0,貝U p T ; (3) P2- P1 = 0,貝U p Tp ' > P

49、, V ' v V 時 P2 V P1; P ' > P, V' = V 時 P2= P1 ；注：影響管路特性曲線改變的因素有(1)閥門開度改變；(2)供需液處勢能改變；(3)流體密度改變；(4)流體粘度改變影響泵特性曲線改變的因素有：(1)流體粘度改變；(2)葉輪直徑，轉(zhuǎn)速改變；(3)泵的串、并聯(lián)。12. 24.3, 1.8葉輪轉(zhuǎn)速改變，影響泵的特性曲線，但不改變管路的特性曲線。由比例定律，V /V=n' /n H' /H=(n' /n)2即 V = (n' /n)2V ' , H = H ' (n/n '

50、 )2H' (n/n' )2 = 40 2.5X( n/n' ) V'即 h' =40(n' /n)2 2.5X V' 2= 32.4-2.5 V' 2聯(lián)立管路曲線 H' = B V' 2將 V=2 代入 H = 402.5 V' 2, 及 H= B V2 解出 B=7.5:V ' =1.8m3/min, Hz =24.3m注：不能將V' /V=n' /n直接代入資料計算出 V',因?yàn)閂' /V = n' /n成立 的前提是泵的工作效率不改變。即在不同工作效率

51、的條件下，V' /V=n' /n不單獨(dú)成立。二、選擇題1. C 進(jìn)行衡算，由 B-eq 得，L = A + BQ2,其中 A = AZ+ AP/ p g = 0 即 L=BQ2。水位上升，不影響管路特性曲線和泵的特性曲線，故工作點(diǎn)不變，而 L、Q都不改變,V、H不改變。在水槽液面與泵入口處進(jìn)行衡算，Pa/ p若 p1/ p g+u12/2g + 入- c /d(u12/2g戶 p1/ c /d+1u12/2g水槽液面上升與泵入口處間進(jìn)行衡算，而Et0' =Et1+ Wfo1Pa/ p 若 p1' /p g+(入"d+1)(u22/2g)i '

52、< i, u1= u2p1' > p1 即 p1 增加。P2=P1+ p gHeT , P2 增加。2. A Hs' = Hs+ (Hg-10) +(PV/9810-0.24)1000/ pPV=1.01 M05Pa 代入Hs' =5-(1.01 W5/9810-0.24)1000/ = -5.089mH 2OZ= Hs' - w 2/2g-Hf=-5.089-2-科 2/2gZ= 7.089 + 科 2/2g> 7m , 即 Z>7m3. D4. A兩臺泵串聯(lián)，串聯(lián)后泵的特性方程為：H=2X (20-2V2) =404V2 =10+8V

53、2V = 1.581 m3/min > 1.58 m 3/min兩臺泵并聯(lián)，并聯(lián)后泵的特性方程為：H=202 (V/2) 2=20 V2/2= 10+8V2V = 1.085 m3/min<1.58 m 3/min串聯(lián)兩臺泵可滿足 V=1.58 m3/min的要求。三、計算題：1. (1) 14.27m (2)2.014 104Pa(表壓)(1)對整個循環(huán)管路進(jìn)行衡算，H =入 <L/d) (u2/2g), u=V/A=4V/ 兀 d2H= X (L/d)(8V2/7t2d40 =(入 L/d5 ( 8V2/兀 2。= 0.03 >(20+20+30)/0.035 (8

54、X1.41310-3)2/(兀 2X9.81)m =14.27m(2)假設(shè)泵的入口處壓力恰為0,在泵入口與出口間衡算P0/ p g+H=入( L1/d ) (8V2/ 兀 2d4g + (1/2g) (4V/ 兀 d2 2P0= 2.014 M04Pa2. (1) 10.15m3/h (2)13.3m 3/h(1) B 全關(guān)日VB =0, V=VA在水池液面與支管出口之間進(jìn)行衡算，Et0' =Et1 ' +Wf0' -1'即 He + P0' /p g = H1+P0' /p g + 入(L/d) (u2/2g)u1=4V/ 兀 d2 uA=4V

55、/ 兀 d2 .227.2 X105V2=6+(0.02X 80/0.04) X 8V2/(兀 2X 0.044 X 9.81)解出 V = 2.82 XI0-3 m3/s=10.15m3/h(2)B 全開日V= VA + VBEt0' =Et1 ' +Wf0 ' -1' = Et2 ' +Wf0 ' -2'He+P0' /pg=H1' +P1' /pg+入(L1/d) (u02/2g)+入L2/d) (u12/2g) =H2' +P2' /p g+入 (L1/d) (u02/2g)+入 ( L3/

56、d) (u22/2g)L2VA2 = L3VB2 , L2 = L3 , VA = VBV = 2VA = 2VB , u0 = 2u1=2u2227.5 105V2=6+(0.02 X 10/0.04) X 8V2/(兀 2X 0.044 X 9.81)+ (0.02 X 70/0.04) X 2V2/(兀 2X 0.0V = 3.71 >10-3 m3/s=13.34 m3/h3. (1) he=19.9m, H=30.21m , H>he,故泵適用(2) 0.259m3/min 101.1J/kg解析：(1)V=0.21m 3/min，代入 h = 30.2m在水池與水槽液面間衡算，Et0=Et1+Wf0-1H= 10+ (0.02 X 50/0.04) X 16(V/60)2/( 兀 2X 0.04422V2g)=40解出 V=0.067m 3/s, =0.259m3/min > 0.21 m 3/min選用 H = 40-222V2 適用(2)正常運(yùn)行時，V = 0.366m3/min(3)V=0.21 m 3/min ,Wf 閥=30.2 100.02 抬0/0.04) X 16(0.21/60)2/( 0.044 2 2g)=10.3mH2O=101.1J/kg4. (1) he=15.93+0.00