化工基础题目答案.doc

一 1.（12分） 水塔供水系统，管路总长Lm(包括局部阻力在内当量长度), 1-1到2-2的高度H (m),规定供水量V m3/h。当忽略管出口局部阻力损失时，试导出管道最小直径dmin的计算式。若L=150m，H=10m, V=10 m3/h, =0.023，求dmin *答案* 在1-1与2-2间列柏努利方程，以通过水平管的中心线为水平基准面gZA+uA2/2+pA/= gZB+uB2/2+pB/+Wf(Z1-Z2)+(p1-p2)/g=Wf =(L/d)u22/2g； 由 (p1-p2)=0 (Z1-Z2)=HH=(L/d)u22/2g 而u2=Vh /3600(d2/4)代入上式 H=(8Vh L/3600gd2)= d2=(8LVh /3600gH)d=(8LVh/3600gH)0.5代入数据：d=0.023(815010/36009.8110) =0.0466m=46.6mm2.（12分） 某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽A输送至一敞口搅拌反应槽B中,输液管为382.5mm的铜管,已知料液在管中的流速为u m/s,系统的Wf=20.6u2/2 J/kg,因扩大生产，须再建一套同样的系统, 所用输液管直径不变，而要求的输液量须增加30%,问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少? *答案* 低液面2-2为基准，在1-1与2-2间列柏努力方程： gZA+uA2/2+pA/= gZB+uB2/2+pB/+Wfu10u2; p1=p2 于是gZ1=gZ2+Wf g(Z1-Z2)=Wf =20.6 u2/2 u=2g(Z1-Z2)/20.60.5 =(29.816/20.6)0.5=2.39m/s Z1=Z2+20.6u2/2g =5+20.6(1.32.39)2/(29.81) =15.14m 增高为：Z1-Z1=15.14-11=4.14m3.（15分）如图所示的管路系统中，有一直径为382.5mm、长为30m的水平直管段AB, 并装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量,流量系数 Co=0.63。流体流经孔板永久压强降为3.5104N/m2，AB段的摩擦系数可取为0.024。试计算: 液体流经AB管段的压强差； 若泵的轴功率为500W，效率为60%，则AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。 *答案* 在A-B之间列柏方程(管中心线为基准面)：gZA+uA2/2+pA/= gZB+uB2/2+pB/+WfpA-p2=Wf=Lu2/2d+p孔u0=C0 2gR(2-)/ =0.6329.810.6(13600-867)/867 =8.284m/su=(16.4/33)28.284=2.046 m/spA -pB=0.024(30/0.033)(2.0462/2)867+3.5104 =74590 N/m2Ne=We .Ws=(74590/867)(/4)d2u =86(0.7850.03322.046867)=130w有效功率百分数=130/(5000.6)100%=43.3%4.（18分）如本题附图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径为100mm钢管相连，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为汞的U管压差计，测压点与管路出口端之间距离为20m。 1当闸阀关闭时测得R600mm，h1500mm；当闸阀部分开启时， 测得R400mm，h1400mm，管路摩擦系数取0.02，入口处局部阻力系数取0.5，问每小时从管中流出水量为多少m3。2当阀全开时（取闸阀全开le/d15， 0.0 18），测压点B处的静压强为若干N/m2（表压）。 *答案* （1）当闸阀全关时，根据静力学关系： （Zh）R.汞 得水槽液位高度： ZR汞/h=0.613.6-1.5=6.66m 列AA与BB截面柏努利方程式： PB/（R汞h）/ =(0.413600-1.41000)/1000=4.04m ZPB/2/2（/d）2/2 （1（/d）2/26.664.04（10.0215/0.10.5）2/24.52/2 u（2.6229.81/4.5）0.53.38 m/s V0.7850.123.38360095.5 m3/h （2）当闸阀全开时，列AA与CC截面柏努利方程： Z2/2hf（1（lle）/d）2/2 6.66(1+0.018(35/0.1+15)+0.5) 2/2; 解得u4.02m/s , 由AA与BB截面间柏努利方程式得： Z2/2PB/f PB/（1（/d）2/2PB/Z（1（/d）2/26.66（10.01815/0.10.5）4.02/(29.81)3.2 m, PB31392 N/m25.（15分）有一内径为d50mm的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔板的孔流系数C00.62，孔板内孔直径d025 mm，U形压差计的指示液为汞：（1）U形压差计读数R200mm，问水的流量为多少？（2）U形压差计的最大读数Rmax800mm，问能测量的最大水流量为多少?（3）若用上述U形压差计，当需测量的最大水流量为 Vmax30m3/h时，则孔板的孔径应该用多大？（假设孔板的孔流系数不变）（1）0C0（2（s）/）0.5 0.62（29.810.212.6）0.54.36m/s V0.7850.02524.3636007.7m3/h （2）max0.62（2max（）/）0.50.62（20.89.8112.6）0.58.72m/s Vmax0.7850.02528.72360015.4m3/h （3）max8.72 m/s; Vmax30m3/h 300.785d028.723600 解得： d00.0349m34.9mm 即应该用d035mm孔径的孔板。6.（12分）用内径为300mm的钢管输送20的水，为了测量管内水流量，在2m长主管上并联了一根总长为10m（包括局部阻力的当量长度）内径为53mm的水煤气管，支管上流量计读数为2.72m3/h,求总管内水流量为多大？ 取主管的摩擦系数为0.018，支管的摩擦系数为0.03。 *答案* 设主管中水流量为V1，支管中水流量为V2 则 VV1V2 V20.785d22u236002.72m3/h u22.72/（36000.7850.0532）0.343m/s Wf22（l2/d2）u22/20.0310/0.0530.3432/20.333/kg Wf2Wf11（l1/d1）u12/2 0.0182/0.3u12/20.333 /kg 解得 u12.36 m/s Vs/4d12136000.7850.322.363600600m3/h总流量V6002.72602.72m3/h7.（16分）在附图所示的管路系统中，有一直径为382.5mm、长为30m的水平直管段AB，在其中间装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数Co为0.63，流体流经孔板的永久压降为6104Pa，AB段摩擦系数取为0.022，试计算：液体流经AB段的压强差； 若泵的轴功率为800w，效率为62%，求AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。已知:操作条件下液体的密度为870 kg/m3,U形管中的指示液为汞,其密度为13600kg/m3。 *答案* uo =Co2gR(-)/=0.6320.69.81(13600-870)/870 =8.27m/s u=(do /d)2uo =(16.4/33)28.27=2.043m/s Ws=2.043(/4)0.0332870 =1.52kg/s流体流经AB段的压强差：在A与B两截面间列柏努利方程(管中心线为基准面)ZA g+(pA /)+(uA2/2)=ZB g+(pB /)+(uB2/2)+Wf ZA =ZB uA =uBWf=(l/d)(u2/2)+(610/) =0.022(30/0.033)(2.0432/2)+(6104/870) =111J/kgpA -pB =Wf =870111=96570PaNe=8000.62=496w AB段所消耗的功率N：N=WsWf =1.52111=168.7wN/Ne=118.7/496=0.34=34%8.（18分）某液体密度800kg/m3，粘度73cp，在连接两容器间的光滑管中流动，管径300mm，总长为50m(包括局部当量长度)，两容器液面差为3.2m(如图示)。求： 管内流量为多少? 若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量减为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少? 按该管折算的当量长度又是多少?层流:=64/Re;湍流=0.3164/Re0.25 *答案* 在1-1面和2-2面之间，列柏式以2-2面为基准面：u1u20 gz=Wf= (l/d)(u2/2) 设流体流动符合柏拉修斯公式：=0.3164/Re0.25； Re=du/ gz=0.3164/Re0.25 (l/d)( u2/2) =0.3164/(/)0.25 (l/d1.25)(u1.75/2) u1.75=2gz/0.3164/(/)0.25(l/d1.25)=9.01542;u=3.513m/s验证：Re=0.33.513800/0.073=115504000，假设正确V= (/4)d2u=(/4)(0.3) 23.5133600=893.95(m3/h)流量减半，即是流速减半 u=3.513/2=1.7565m/sRe=5775,符合柏拉斯式条件, 列1-1面至2-2之间的柏式： gz=(0.3164/Re0.25)(l/d)+(u2/2);=2gz/u-(0.3164/Re0.25)(l/d) =29.813.2/1.7565-(0.3164/57750.25)(50/0.3) =14.3又(u2/2)=(le /d)(u2/2)=(0.3164/Re0.25)(le /d)(u2/2); =(0.3164/Re0.25)(le /d)le =(d/0.3164)Re0.25 =(0.314.3/0.3164)57750.25=118.2(m)9.（20分）粘度为30cp，密度为900kg/m3的液体，自A经内径为40mm的管路进入B，两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门。当阀全关时，阀前后压力表读数分别为0.9atm和0.45atm。现将阀门打至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括局部阻力的当量长度)。试求: (1）管路的流量m3/h？(2）阀前后压力表读数有何变化？ *答案* （1）阀关时 P1Z1，Z1P1/0.99.81104/(9009.81)=10mZ2P2/0.459.81104/（9009.81）5m 阀开时，两槽面间列柏式:PA/ZAA2/2PB/ZBB2/2Wf（1）（ZAZB）Wf （105）9.8149.05WfWf=（/d）u2/2=（502030）/0.04）u2/21250u2 代入（1） 49.051250u2设0.02，则（49.05/（12500.02）0.51.4m/s Re0.041.4900/（3010-3）1680 层流 64/16800.038设 分析：，仍为层流49.05125064/（0.04900/(301 0-3)）u2 0.736 m/s Vs0.7850.0420.73636003 .33m3/h （2）阀开后，P1，P210.（20分）用离心泵将密闭储槽中 20的水通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。两储槽液面高度差为10m,密闭槽液面上有一真空表P1读数为600mmHg(真),泵进口处真空表P2读数为294mmHg(真)。出口管路上装有一孔板流量计,其孔口直径d0=70mm,流量系数= 0.7, U形水银压差计读数R=170mm。 已知管路总能量损失为44J/kg，试求：出口管路中水的流速。泵出口处压力表P3(与图对应)的指示值为多少?(已知P2与P3相距0.1m)。 *答案* u0 = (2P/)0.5P=Rg(o-)=0.179.81(13600-1000)=2.1104V=0.7(/4)(0.07)2(2.11042/1000) 0.5 =0.70.785(0.07) 2 (4.210) 0.5 =0.0174 m3/su=V/(0.785d2)=0.0174/(0.7850.12)=2.22m/s选低位水池的水平为基准面，取1-1、2-2两截面建立柏努利方程：Z1+(p1/g)+(u12/2g)+He= Z2+(p2/g)+(u22/2g)+hf u1= u2= 0 , Z1= 0 , p2/g0He= Z2+hf -( p1/g) =10+(44/9.81)+0.613.6=22.7(mH2O)再选泵入口管所在面为基面，取3-3、4-4两截面建立柏努利方程： Z3+(p3/g)+(u32/2g)+He= Z4+(p4/g)+(u42/2g) (p4/g)=H-ho -( u42- u32)/2g+ (p3/g) ;( u42- u32)/2g0 p4=g(H-ho +(p3/g) =10009.8(22.7-0.1-0.29413.6) =1.83105Pa=1.8大气压(表) p4=1.8kgf.cm-2(表) 泵出口处的指示值为1.8kgf.cm-211.（18分） 如图所示，槽内水位维持不变，在水槽底部用内径为100mm的水管引水至用户C点。管路上装有一个闸阀，阀的上游距管路入口端10m处安有以汞为指示液的U管压差计（s=13600kg/m3)，压差计测压点与用户C点之间的直管长为25m。问：（1）当闸阀关闭时，若测得R=350mm，h=1.5m，则槽内液面与水管中心的垂直距离Z为多少m？（2）当闸阀全开时（阀=0.17 , =0.02），每小时从管口流出的水为若干m3/h？ *答案* （1）闸阀关闭，系统内处于静止，由U管处等压面得： 水g(Z+h)=sgR Z=s.R/水-h =136000.35/1000-1.5=3.26m （2）以槽液面为1-1，管出口内侧为2-2，管中心线为基准面，列柏式：Z1+u12 /（2g)+P1 /(g)= Z2+u22 /（2g)+P2 /(g)+hf又hf=(.L/d+). u22/(2g) =(0.0235/0.1+0.5+0.17)u22 /(2g)=7.67 u22 /(2g)则 3.26+0+0=0+ u22/(2g)+0+7.67 u22/(2g) 解得 u2=2.72m/s V =.d2.u2 /4 =.(0.1)22.723600/4=76.87m3/h12.（20分）如下图所示的输水系统,用泵将水池中的水输送到敞口高位槽,管道直径均为833.5mm,泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮水池的水面高度为4.8m, 压力表安装位置离贮水池的水面高度为5m。当输水量为36m3/h时，进水管道的全部阻力损失为1.96J/kg，出水管道的全部阻力损失为4.9 J/kg，压力表的读数为2.5kgf.cm-2，泵的效率为70%，试求：两液面的高度差H为多少m? 泵所需的实际功率为多少kw? 真空表的读数多少kgf.cm-2? *答案* 取截面0-0, 1-1, 2-2, 3-3如图, 在截面2-2和3-3间列柏努利方程以2-2为基准面(目的求H3) Z2g+(p2/)+(u22/2)= Z3g+(p3/)+(u32/2)+Wf1at=9.807104N/m2=1kgf.cm-2 ;u=Q/A=(36/3600)(/4)0.0762=2.21m/s (2.59.807104/103)+ (2.212/2) =H39.81+4.9245.2+2.44=9.81H3 +4.9 H3=242.74/9.81=24.74m;H= H3 +5=24.74+5=29.74m在0-0和3-3间列柏努利方程以0-0为基准面(求We) Z0g+(p0/)+(u02/2)+We=Hg +(p3/)+(u32/2)+WfWe=Hg +Wf=29.749.81+(1.96+4.9)=298.62J/kgms=Vs=(36/3600)103=10kg/s;Ne=MsWe= 10298.62wN实=Ne/=2986.2/0.70=4267W=4.266kw在00和11间列柏氏方程以00为基准面 Z0g+(p0/)+(u02/2)= Z1g+(p1/)+(u12/2)+Wf(p0 p1)/=4.89.81+(2.212/2)+1.96 =51.49J/kg(p0 p1)=51.491000/(9.81103)=0.525kgf.cm-2二 1.（10分） 将20的水由水池打至一敞口高位槽中，槽内的水面与水池内的水面的垂直距离为31.6m。管路总能量损失为50J/kg，流量为20m3/h，试求理论功率为多少kw？ *答案* 在水池液面1-1与高位槽液面2-2间列柏努利方程(1-1为基准)： Z112/2P1/eZ222/2P2/+Wf Z10，Z231.6m，P1P2，10，20， Wf50/kg eZ2Wf9.8131.6503 60/kg ms20/360010005.556kg/s; Ne ms3605.5562000/s2kw2.（16分）如图所示输水系统。已知:管路总长度(包括所有局部阻力当量长度) 为100m，从压力表至高位槽所有管长（包括所有局部阻力当量长度）为80m,管路摩擦系数=0.025，管子内径为0.05m，水的密度=1000kg/m3,泵的效率为0.8,输水量为10m3/h，求:(1)泵轴功率N轴=?(2)压力表的读数为多少kgf/cm2* N轴=Ne/ ,Ne=msWe ,ms=101000/3600=2.778kg/s We-泵对单位质量流体所做的有效功。 选取1-1与2-2截面，并以 1-1截面的基准面。在两截面间做能量衡算：Z112/2P1/HeZ222/2P2/+hfZ1=0 Z2=2+18=20m p1=p2=0 10，20，We=gZ2+hf hf=(L/d)(u2/2)u=(V/3600)/(/4)d2 =(10/3600)/(0.7852 0.052)=1.415m/s hf=0.025(100/0.05)(1.4152/2)=50.06J/kg; We=9.8120+50.06=246.25J/kg Ne=MsWe=2.778246.25=684J/s; N轴=Ne/0.8=684/0.8=855W再就3-3与2-2截面做能量衡算，并取3-3为基准面 gZ3+(p3/)+(u32/2)=gZ2+(p2/)+(u22/2)+hfZ3=0 Z2=18 p2=0 u2=0p3/=gZ2+hf -(u32/2) =9.8118+(l/d) (u32/2) -(u32/2) =176.58+0.025(80/0.05)(1.4152/2)-(1.4152/2) =176.58+40.04-1.0=215.62J/kg ; P3=215.62=215620N/m2 P3=215620/(9.81104)=2.198kgf/cm2 (表)3.（18分）如图3B57离心泵将20的水由敞口水池送到一压力为2.5at的塔内,管径为1084mm管路全长100m(包括局部阻力的当量长度，管的进、出口当量长度也包括在内)。已知：水的流量为56.5m3/h，水的粘度为1厘泊，密度为1000kg/m3，管路摩擦系数可取为0.024，试计算并回答：(1)水在管内流动时的流动形态；(2)管路所需要的压头和功率； *答案* 已知：d=108-24=100mm=0.1mA=(/4)d2=3.14(1/4)0.12=0.78510-2m2l+le=100m Q=56.5m3/h u=Q/A=56.5/(36000.78510-2)=2m/s=1cp=10-3PaS =1000kg/m3 =0.024 Re=du/=0.121000/10-3=21054000; 水在管内流动呈湍流 以1-1面为水平基准面,在1-1与2-2面间列柏努利方程：Z112/2P1/HeZ222/2P2/+hfZ1=0 u1=0 p1=0(表压) Z2=18m u2=0; P2/g=2.59.81103/(10009.81)=25m hf =(l+le )/d(u2/2g) =0.024(100/0.1)22/(29.81)=4.9m;He=18+25+4.9=47.9m Ne=HQg=47.910009.8156.5/3600=7.4kw4.（20分）如图所示，用离心泵将水从贮水池输送到敞口高位槽中，已知高位槽的水面离贮水池的水面高度保持为10m，输送水量用孔板流量计测得。孔板安装在离高位槽水面0.8m处, 孔径为20mm，孔流系数为0.61。管路为573.5mm的钢管，直管长度和局部阻力当量长度之和(包括孔板局部阻力当量长度)为250m，其中贮水池至孔板前测压点A的直管长度和局部阻力当量长度之和为50m 。水的密度为1000kg/m3，水的粘度为1cp,摩擦系数近似为=0.3164/Re0.25。U形管中指示液均为水银,其密度为13600kg/m3。当水的流量为6.86m3/h时，试确定：(1)水通过泵所获得的外加能量为多少? (2)在孔板前测压点A处安装的U形管压力计中指示液读数R1为多少? 孔板流量计的U形管中指示液读数R2为多少? * u=Vs/(0.785d2)=6.86/(0.7850.0523600)=0.971m/sRe=0.050.9711000/(110-3)=48550=0.3164/Re0.25=0.1364/485500.25=0.0213取贮水池液面为1-1截面,高位槽液面为2-2截面,列柏努利方程式：Z1g+p1/+u12/2+We= Z2g+p2/+u22/2+h(f 1 2) W=Z2g +h(f 1 2)= Z2g +(l+le )/d(u2/2)=109.81+0.0213(250/0.05)(0.9712/2) =98.1+50.2=148.3J/kg以A点为2-2截面, 在1-1与2-2截面间列柏努利方程式Z1g+p1/+u12/2+We= Z2g+p2/+u22/2+h(f 1 2) (p2-p1)/=(pA -pa )/= We - Z2g -(u2/2)-(l+le )/d(u2/2)=148.3-9.29.81-0.9712/2-0.0213(50/0.05)(0.9712/2)=148.3-90.252-0.4714-10.04=47.53J/kg;pA -pa =47.53661000=47.53103N/m2R1=(pA -pa )/g(o -) =47.53103/9.81(13600-1000)=0.3846m=38.46cm根据Vs=CoAo2gR2 (o -)/; R2=(Vs/CoAo)/2g(o -)式中: Co=0.61, Ao=0.7850.022=3.1410-4m2;Vs=6.86/3600m3/s, R2=(6.86/3600)(1/(0.613.1410-4)1000/29.81(13600-1000)=0.4m =40cm5.（12分）欲用离心泵将20水以30m3/h的流量由水池打到敝口高位槽，两液面均保持不变，液面高差为18m，泵的吸入口在水池液面上方2m处。泵的吸入管路全部阻力为1mH2O柱，压出管路全部阻力为3mH2O柱，泵的效率为0.6，求泵的轴功率。若已知泵的允许吸上真空高度为6m，问上述安装高度是否合适？（动压头可忽略）。水的密度可取1000kg/m3。 *答案* 如图取11，22截面，并以11截面为基准面，列柏努里方程：Z1P1/u12/2He Z2P2/u22/2hf HZh f( 1 2)181322mN轴QH/（102） (30/3600)221000/(1020.6)3kw Hg允Hs允u2/2hf吸615m2m Hg实Hg允 安装高度合适。6（15分）如附图所示，计划在蓄水池A的一侧安装一台离心泵，将水输送至列管换热器B的壳程内作冷却用，要求水的流量为18m3/h，水自换热器出来后流进高位水槽C中，回收他用。已知：（1）蓄水池A水面标高3m，高位槽C处进水管末端标高23m；（2）输水管为603.5mm的钢管；（3）管路部份的压头损失hf19u2/（2）mH2O，换热器B壳程的压力损失P73.6u2/（2）kN.m-2；（式中，u为管内流体流速，m/s）水1000kg/m3 今库存有一台2B31型离心泵，其性能参数如下表所示，试核算选用此泵是否合适。 流 量扬程轴功率允许吸入真空度 m3/hmkwm10 34.51.878.72030.82.607.230243.075.7本题目有题图：titu066.bmp *答案* 选择计算截面11，22面如题图所示；地平面为基准面。uVs/A18/3600/（(/4)(0.06-20.0035）22.27m/sZ1P1/u12/2He Z2P2/u22/2hf P1P2 ;u10He （23-3）(2.272/(29.81)192.272/(29.81)73.62.272/(29.81)1000/(10009.81) 27.2mH2O由2B31型离心泵特性曲线图查得：Q18m3/h, He 31.5m（27.2m）且62，而m a x 65;659058.5（62） 故此泵通用。7（15分）如图所示输水系统，管长、管径(均以m计) 和各局部阻力的阻力系数均标于图中。直管部分的值均为0.03。求： (1）以流量Q m3/min和压头He (m)表示的管路特性曲线方程, (2）输水量为15m3/h时，要求泵提供的有效功率（以kw计） *答案* （）u1（d2/d1）2u20.64 u2;Qu2 (/4)d2601.884 u2或u20.531Q u10.34Q e 20 +(3+0.2+0.0320/0.25) u12/2g + (20.2+0.5+1+0.03260/0.2) u22/2g 20+0.286 u12+2.086 u22 20+0.0331Q+0.5882Q20 + 0.62Q（） Q15/600.25 m3/min He 20+0.620.2520.04m Ne QHe /600.2520.0410009.81/60 819 w 0.819kw7.（20分）欲用离心泵在两敞口容器间输液, 该水泵铭牌标有：流量 39.6m3/h，扬程15m，轴功率2.02kw,效率80%，配用2.8kw电机，转数1400r/min。 今欲在以下情况使用是否可以？如不可时采用什么措施才能满足要求（要用计算结果说明）（1）输送比重为1.8的溶液，流量为38m3/h，扬程15m, （2）输送比重为0.8的油类，流量为40m3/h，扬程30m, （3）输送比重为0.9的清液，流量为30m3/h，扬程15m *答案* （1） 电动机功率不够 N38/3600151800/(1020.8)3.5kW 换大电机 （2） 扬程不够 H/H （n/n）2; 15/30（1400/ ） 1980 增加1980转/分。检查功率： N/N （n/n）3 2.02/N （1400/1980）3 N 5.72 kw 换一电机功率为5.72Kw，1980转/分。（3）可以使用。通过关小出口阀调节至工作点。8.(8分)有一台离心泵，铭牌上标出允许吸上真空度Hs5m，用来输送20的清水，已知吸入管路的全部阻力损失为1.5mH2O,当地大气压为10mH2O，若略去泵入口处的动压头。试计算此泵的允许安装高度Hg为多少米？ *答案* Hg Hs u2/2hf 51.5 3.5m实际安装高度H实3.5-0.5=3.0m9（16分） 图示为n=960转/分的离心通风机的特性曲线。如用此风机向锅炉输送空气，已知管路特性曲线方程为H=5Q2(H的单位为mmH2O, Q的单位m3/s)问：（1）风机的送风量为多少m3/h?消耗的轴功率为多少kw？（2）若想使风量变为5.5m3/s,你认为可采取什么措施？ *答案* （1）送风量Q及轴功率N由管路特性曲线方程H=5Q2列表作图。Q m3/s 0 2 3 3.5 4H mmH2O 20 45 61.3 80由两线交点读得：送风量Q=3.6 m3/s风压H=64mmH2O效率=0.4轴功率：N=QH/=3.6649.807/（0.41000）=5.65kW (2)使风量变为5.5 m3/s，可采用提高转速的措施Q2/Q1=n2/n1n2=Q2/Q1n2=5.5/3.6960=1500rpm即将转速提高到1500rpm。10如图所示的输水系统，已知管内径为d=50 mm，在阀门全开时输送系统的（l+le）=50 m，摩擦系数可取0.03, 泵的性能曲线在流量为6m3/h至15m3/h范围内可用下式描述: H=18.920.82Q0.8, H为泵的扬程m, Q为泵的流量m3/h。问: (1) 如要求输送量为10 m3/h, 单位质量的水所需外加功为多少? 此泵能否完成任务?(2) 如要求输送量减至8 m3/h(通过关小阀门来达到), 泵的轴功率减少百分之多少?(设泵的效率变化忽略不计)。 解：（1）在两水面间列伯努利方程：11用一台离心泵将20清水从敞口水池送入吸收塔顶部。己知：吸牧塔顶部的压力表读数为150kPa,输送管出口处比水池液面高12 m；输送管用763mm无缝钢管，管全长为45m （包括阀门等管件的当量长度），摩擦系数由下式确定：l 0.01227十0.7543Re0.38在流量为2030m3/h范围内，所用离心泵的特征曲线可表征为：H30.80.82Q0.8式中：H为泵的扬程，m；Q为泵的流量，m3/h。试求：1)要求达到26m3/h的输水量，该泵能否完成此输送任务?计算说明之。2)若单泵不能完成此输送任务，现将两台型号相同的泵串联起来操作是否可行?计算说明之。三 1.（16分）某厂准备建一个降尘室来净化常压，温度为40的含尘空气流，气体进入降尘室的流速保持在0.15m/s，而微粒在室内的沉降速度为0.025m/s，现依厂房面积分配，降尘室只允许做成宽为3m，高为2m。问：（1）降尘室的最小长度应为多少m？（2）降尘室的最大生产能力为多少标准m3/h？（3）若因厂房面积有限，降尘室的长度仅允许为你计算的最小长度的一半，你认为应采取计什么措施来完成此净制任务？ *答案* （1）求最小长度L (L/ut)(H/u0 )L（utH/u0)=0.152/0.025=12m（2）最大生产能力V标 V实=A0u0=Lbu0=1230.025=0.9m3/s=3240m3/hV标=V实T标/T实=3240273/(40273)=2826m3/h（3）若L只能为原来的0.5时，为完成同样的生产任务，可在降尘室中间加一隔板。2.（16分）用一板框压滤机在147.1kN/m2（表压）下恒压过滤某悬浮液，要求在1.5小时内获得4m3的滤液，若过滤介质阻力忽略，滤渣为不可压缩，并测得过滤常数K=1.610-5m2/s，问：（1）需要过滤面积多少m2?（2）若选用滤框尺寸：长宽厚=63563525mm，需滤框多少块？（3）过滤完毕，用清水在与过滤压力相同的情况下洗涤30分钟，洗水的消耗量为多少m3?（4）若把压力加倍，其它情况不变过滤1.5小时，可得滤液多少m3? *答案* （1）求过滤面积V2=KA2 A=V(1/K)0.5 =41/（1.610-51.53600)0.5=13.6m2（2）求框数； 13.6/（0.6350.6352）=17块（3）求洗水量； (dV/d)W=V/8=4/(81.5)=0.33m3/h VW=(dV/d)WW=0.3330/60=0.17m3（4）求滤液量 (K2)/(K1)=(P2)/(P1)=2； V2=V1 (2)1.5=4( 2) 1.5=5.66 m33.（16分）用一板框压滤机在147.1kN/m2（表压）下恒压过滤某悬浮液，要求在2小时内得滤液8m3，若过滤介质阻力可忽略，滤渣不可压缩，过滤常数K=1.6510-5m2/s，问：（1）现有一板框压滤机，滤框的规格为长宽厚=81081025mm，共框18块，是否合用？（忽略角孔占去面积）。（2）过滤完毕，用清水0.25m3在与过滤相同压力下进行洗涤，问洗涤用了多少时间？ *答案* （1）现有板框压滤机面积是否够用？ V实=0.810.81182=23.62m3 V2=KA2； A计=V(1/K)0.5=81/（1.6510-523600)0.5 =23.2 m3 A实A计，可满足要求 （2）求W (dV/d)W=(1/4)(dV/dq)=V/8 =8/(82)=0.5m3/h W=VW/(dV/d)W =0.25/0.5=0.5h4.（18分）某厂用一台规格为63563525mm板框压滤机（共25个框）来恒压过滤某悬浮液，经过滤52min后，再用清水洗涤滤渣，洗水温度，压力与过滤时相同，而其体积为滤液体积的8%，又已知卸渣，清理和装合等辅助时间为30min，过滤常数K=1.710-5 m2/s，试求不考滤过滤介质阻力时，该机的生产能力为多少滤液(m3/h)? *答案* （1）过滤52min时的滤液量 A=0.6350.635252=20.16m2 V2=KA2=1.710-5(20.16)25260=215.57； V=14.68m3 （2）(dV/d)W=(1/4)(dV/d)=V/8q=14.68/(852) =0.0353m3/min W=VW/(dV/d)W =0.0814.68/0.0353 =33.27min （3）过滤机的生产能力 总=52+33.27+30=115.27min； 生产能力=14.68/(115.27/60)=7.64m3/h 5.（20分）在实验室用一片过滤面积为0.1m2的滤叶对某种颗粒在水中悬浮液进行试验，过滤压强差为67kN/m2。过滤5分钟后得滤液1升，又过滤5分钟得滤液0.6升。若再过滤5分钟，可再得滤液若干升？ *答案* 为要了解滤液量随过滤时间而变化的关系，需先求出恒压下的过滤常数K及qe。恒压过滤方程式亦可写成如下形式，即: q2+2qeq=K 将已测得的两组数据代入上式，即（110-3/0.1)2+2qe(110-3/0.1)=K(560)及（1.610-3/0.1)2+2qe(1.610-3/0.1)=K(1060) 解得: qe=710-3m; K=810m2/s; 则p=67KN/m2时的过滤方程式为: q2+2710q=810-7将=(5+5+5)60=900s代入上式，即 q2+2710-3q=810-6(900); 解得q=2.110-2mV=(2.110-2)0.1=2.110-3m3=2.1升由此可知，若再过滤5分钟，可再得滤液量为:2.1(1+0.6)=0.5升五 1.（12分） 有一壁厚为10mm的钢制平壁容器, 内盛80的恒温热水。水对内壁面的对流传热系数为240W/(m2.K)。现在容器外表面复盖一层导热系数为0.16W/(m.K),厚度为 50mm 的保温材料。保温层为10的空气所包围,外壁对空气的联合传热系数为10 W/(m2.K)。试求：(1)每小时从每m2面积所损失的热量kJ(h.m2);(2)容器内表面的温度T(钢材的导热系数为45W/(m.K) *答案* 1. q=Ktm tm=80-10=70 K=1/(1/0+1/i+b1/1+b2/2) =1/(1/10+1/240+0.01/45+0.05/0.16)=2.399W/(m2.K) q=2.39970=167.9W/m2 每小时散热量 qh=3600168/1000=604.4kJ/(m2.h)2.q=i(80-T) 80-T=167.9/240=0.7; T=79.32.（10分）100 的水蒸汽在管壳式换热器的管外冷凝,冷凝潜热为2258.4kJ/kg,总传热系数2039W/(m2.K)，传热面积为12.75m2,15的冷却水以2.25105kg/h的流量在管内流过,设总传热温差可以用算术平均值计算,求水蒸汽冷凝量kg/h? *答案* Q=GcCpc(